长焰煤煤泥浮选捕收剂及制备方法、长焰煤煤泥浮选方法

摘要

本发明公开了一种长焰煤煤泥浮选捕收剂及制备方法、长焰煤煤泥浮选方法，属于煤泥浮选技术领域，解决了现有技术中长焰煤煤泥浮选的药剂消耗和浮选成本高的问题。该长焰煤煤泥浮选捕收剂包括C10～C22烃类油和促进剂，促进剂包括油酸、C5～C11醇、C5～C10酮和C5～C9醛；捕收剂的组成按质量百分比为：C10～C22烃类油60‑85％、油酸3‑12％、C5～C11醇2‑8％、C5～C10酮5‑10％、C5～C9醛5‑10％。上述长焰煤煤泥浮选捕收剂可用于长焰煤煤泥的高效分选。

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤泥浮选技术，具体涉及一种长焰煤煤泥浮选捕收剂及制备方法、长焰煤煤泥浮选方法。

背景技术

长焰煤是一种低阶煤，其变质程度最低，煤化程度仅高于褐煤。泡沫浮选是对长焰煤煤泥进行降灰提质的有效方法之一。采用烃类油类捕收剂(如柴油、煤油等)对长焰煤煤泥进行浮选，存在药剂消耗高、浮选成本高等问题。

中国发明专利申请CN106799310A公开了一种低阶煤煤泥浮选捕收剂及其应用，其捕收剂包括烃类油和促进剂，烃类油为C₁₀～C₁₆烃类油60-75％；促进剂为C₆～C₈酸8-15％、C₁₀～C₁₈酯4-8％、C₅～C₇酮6-12％以及C₅～C₉醛7-13％。该捕收剂相比于烃类油类捕收剂用于低阶煤煤泥浮选时，药剂用量减小，浮选成本有所降低。

但是，采用上述低阶煤煤泥浮选捕收剂对长焰煤煤泥进行浮选，仍然存在药剂消耗和浮选成本高的问题。长焰煤虽然属于低阶煤的一种，但与如褐煤、弱黏煤、不黏煤等这些低阶煤在表面结构和性质还存在区别，因此采用上述通用的低阶煤煤泥浮选捕收剂无法实现长焰煤的高效浮选。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种长焰煤煤泥浮选捕收剂及制备方法、长焰煤煤泥浮选方法，解决现有技术中长焰煤煤泥浮选的药剂消耗和浮选成本高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种长焰煤煤泥浮选捕收剂，包括C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂，促进剂包括油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛；捕收剂的组成按质量百分比为：C₁₀～C₂₂烃类油60-85％、油酸3-14％、C₅～C₁₁醇2-8％、C₅～C₁₀酮5-10％、C₅～C₉醛5-10％。

进一步地，捕收剂的组成按质量百分比为：C₁₀～C₂₂烃类油65-80％、油酸7-12％、C₅～C₁₁醇占3-5％、C₅～C₁₀酮占5-8％、C₅～C₉醛占5-10％。

进一步地，C₁₀～C₂₂烃类油为柴油或煤油；C₅～C₁₁醇为异戊醇或其同系物中的一种或多种任意比例混合；C₅～C₁₀酮为二异丁基酮或其同系物中的一种或多种任意比例混合；C₅～C₉醛为正戊醛或其同系物中的一种或多种任意比例混合。

另一方面，本发明还提供了一种长焰煤煤泥浮选捕收剂的制备方法，用于制备上述长焰煤煤泥浮选捕收剂；将C₁₀～C₂₂烃类油、油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛混合均匀，得到长焰煤煤泥浮选捕收剂。

进一步地，包括如下步骤：将油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛加入到烃类油中，以800-1200rpm的搅拌速度搅拌15min以上，混合均匀后，得到长焰煤煤泥浮选捕收剂。

再一方面，本发明还提供了一种长焰煤煤泥浮选方法，采用上述长焰煤煤泥浮选捕收剂；将煤泥配制成浮选矿浆，依次将捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤。

进一步地，包括如下步骤：

步骤S1：将长焰煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；

步骤S2：将捕收剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含捕收剂的浮选矿浆；

步骤S3：将起泡剂加入到含捕收剂的矿浆中搅拌，得到含起泡剂和捕收剂的浮选矿浆；

步骤S4：将空气通入含起泡剂和捕收剂的浮选矿浆中，进行刮泡，得到浮选精煤和浮选尾煤。

进一步地，包括如下步骤：

步骤S1：将长焰煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；

步骤S2：将促进剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含促进剂的浮选矿浆；

步骤S3：将起泡剂加入到含促进剂的矿浆中搅拌，得到含起泡剂和促进剂的浮选矿浆；

步骤S4：对C₁₀～C₂₂烃类油进行汽化，将汽化后的C₁₀～C₂₂烃类油和空气一起通入含起泡剂和促进剂的浮选矿浆中，进行刮泡，得到浮选精煤和浮选尾煤。

进一步地，浮选矿浆的矿浆浓度为60-100g/L；捕收剂用量为0.5-2.5kg/t，起泡剂用量为0.1-0.5kg/t，起泡剂和捕收剂的用量均以每吨干煤泥用量计算。

进一步地，浮选机充气量为0.6-1.5cm/s。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1)本发明提供的长焰煤煤泥浮选捕收剂，在C₁₀～C₂₂烃类油中添加油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛类有机物作为促进剂，促进剂中的不饱和键基团(C＝C、C＝O)以及羟基可以与长焰煤表面的C＝O进行氢键键合，有效降低长焰煤表面的亲水基团数量，实现长焰煤表面主要含氧官能团C＝O的表面改性，改善长焰煤表面疏水性，使C₁₀～C₂₂烃类油在长焰煤表面得以充分铺展，增强疏水性煤粒与气泡粘附概率，显著提高浮选效率，降低药剂消耗和浮选成本，每吨煤浮选所需的捕收剂的用量可以控制在0.5-2.5kg/t之间，不仅有利于实现我国动力煤煤泥浮选提质及煤炭资源高效清洁利用，还对减少燃煤污染、提高煤企经济效能意义重大，具有广泛的应用前景。

2)本发明提供的长焰煤煤泥浮选捕收剂所采用的C₁₀～C₂₂烃类油是常见的煤化工副产品，价格低廉且来源广泛，而添加的促进剂(油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛)为常见化工产品，交易市场成熟、快捷易得。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书和权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。

具体实施方式

下面具体描述本发明的优选实施例。

本发明提供了一种长焰煤煤泥浮选捕收剂，其包括C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂，促进剂包括油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛。上述捕收剂的组成按质量百分比为：C₁₀～C₂₂烃类油60-85％、油酸3-14％、C₅～C₁₁醇2-8％、C₅～C₁₀酮5-10％、C₅～C₉醛5-10％。

上述长焰煤煤泥浮选捕收剂可以是C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂复配的完整体系，C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂也可以分别分装。

与现有技术相比，本发明提供的长焰煤煤泥浮选捕收剂，由于长焰煤煤泥的表面存在大量含氧官能团(主要含氧官能团为羰基C＝O)，含氧量很高，含氧官能团的存在使得长焰煤煤泥表面易形成较厚水化膜，阻碍了常规烃油类捕收剂在表面的铺展。在C₁₀～C₂₂烃类油中添加油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛类有机物作为促进剂，促进剂中的不饱和键基团(C＝C、C＝O)以及羟基可以与长焰煤煤泥表面的C＝O进行氢键键合，有效降低长焰煤煤泥表面的亲水基团数量，实现长焰煤煤泥表面主要含氧官能团C＝O与孔隙的表面改性，改善长焰煤煤泥疏水性，使得C₁₀～C₂₂烃类油可以在长焰煤煤泥表面充分铺展，显著提高长焰煤煤泥浮选效率，降低药剂消耗和浮选成本，每吨煤泥浮选所需的捕收剂的用量可以控制在0.5-2.5kg/t之间，不仅有利于实现我国动力煤煤泥浮选提质及煤炭资源高效清洁利用，还对减少燃煤污染、提高煤企经济效能意义重大，具有广泛的应用前景。

此外，上述捕收剂中所采用的C₁₀～C₂₂烃类油是常见的煤化工副产品，价格低廉且来源广泛，而添加的促进剂(油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛)为常见化工产品，交易市场成熟、快捷易得。

为了能够进一步提高C₁₀～C₂₂烃类油在长焰煤煤泥表面的铺展，具体来说，上述捕收剂的组成按质量百分比为C₁₀～C₂₂烃类油65-80％、油酸7-12％、C₅～C₁₁醇占3-5％、C₅～C₁₀酮占5-8％、C₅～C₉醛占5-10％。将捕收剂的各组分限定在上述范围内，能够保证各组分充分发挥各自的作用，进一步促进烃类油在长焰煤煤泥表面的铺展，从而进一步提高浮选效率，降低药剂消耗和浮选成本。

示例性地，上述C₁₀～C₂₂烃类油可以为柴油或煤油；C₅～C₁₁醇可以为异戊醇或其同系物中的一种或多种任意比例混合；C₅～C₁₀酮可以为二异丁基酮或其同系物中的一种或多种任意比例混合；C₅～C₉醛可以为正戊醛或其同系物中的一种或一种多种比例混合。

本发明还提供了一种长焰煤煤泥浮选捕收剂的制备方法，将烃类油、油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛混合均匀，得到上述长焰煤煤泥浮选捕收剂。

与现有技术相比，本发明提供的长焰煤煤泥浮选捕收剂的制备方法的有益效果与上述长焰煤煤泥浮选捕收剂的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

具体来说，上述制备方法包括如下步骤：

将油酸、C₅～C₁₁醇、C₅～C₁₀酮和C₅～C₉醛加入到烃类油中，以800-1200rpm的搅拌速度搅拌15min以上(例如，15-25min)，混合均匀后，得到上述长焰煤煤泥浮选捕收剂。

本发明还提供了一种长焰煤煤泥浮选方法，将煤泥配制成浮选矿浆，依次将上述捕收剂和起泡剂加入到浮选矿浆中进行搅拌，然后浮选分离，得到浮选精煤和浮选尾煤。

与现有技术相比，本发明提供的长焰煤煤泥浮选方法的有益效果与上述长焰煤煤泥浮选捕收剂的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

由于长焰煤煤泥浮选捕收剂可以是C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂复配的完整体系，C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂也可以分别分装。相应地，在浮选过程中，捕收剂的加入方式也可以分为一步加入的方式和分步加入的方式。

具体来说，当捕收剂采用一步加入的方式时，上述长焰煤煤泥浮选方法包括如下步骤：

步骤S1：将长焰煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆，该浮选矿浆的矿浆浓度为60-100g/L；

步骤S2：将上述捕收剂加入到浮选矿浆中，搅拌1-5min(例如，3min)，得到含捕收剂的浮选矿浆，捕收剂用量为0.5-2.5kg/t，需要说明的是，捕收剂的用量以每吨干煤泥用量计算；

步骤S3：将起泡剂(例如，仲辛醇或杂醇)加入到含捕收剂的矿浆中，搅拌10-50s(例如，30s)，得到含起泡剂和捕收剂的浮选矿浆，起泡剂用量为0.1-0.5kg/t，需要说明的是，起泡剂的用量以每吨干煤泥用量计算；

步骤S4：将空气通入含起泡剂和捕收剂的浮选矿浆中，进行刮泡，刮得的泡沫为浮选精煤，刮泡后的残留物为浮选尾煤，其中，浮选机充气量(J_g)为0.6-1.5cm/s(例如0.8cm/s)，刮泡时间为1-5min(例如，3min)。

采用一步加入的方式，可以简化操作步骤，减少浮选时间。

需要说明的是，采用一步加入的方式，可以先将C₁₀～C₂₂烃类油和促进剂混合以后，得到完整的捕收剂，然后加入到浮选矿浆中；也可以先将C₁₀～C₂₂烃类油先加入到浮选矿浆中，然后再将促进剂加入到浮选矿浆中；当然，也可以先将促进剂加入到浮选矿浆中，然后再将C₁₀～C₂₂烃类油先加入到浮选矿浆中，在此不一一限定。当然考虑到操作和储存的简便性，可以选择第一种加入方式。

当捕收剂采用分步加入的方式时，上述长焰煤煤泥浮选方法包括如下步骤：

步骤S1：将长焰煤的干煤泥与水混合，制得浮选矿浆；

步骤S2：将促进剂加入到浮选矿浆中搅拌，得到含促进剂的浮选矿浆；

步骤S3：将起泡剂加入到含促进剂的矿浆中搅拌，得到含起泡剂和促进剂的浮选矿浆；

步骤S4：对C₁₀～C₂₂烃类油进行汽化，将汽化后的C₁₀～C₂₂烃类油和空气一起通入含起泡剂和促进剂的浮选矿浆中，进行刮泡，刮得的泡沫为浮选精煤，刮泡后的残留物为浮选尾煤。

采用分步加入的方式，通过将C₁₀～C₂₂烃类油汽化后再和空气一起通入到起泡剂矿浆中，可以提高气泡与长焰煤煤粒的接触机率，从而进一步提高精矿的回收率。

其中，采用一步加入的方式和分步加入的方式，矿浆浓度、搅拌时间、捕收剂用量以及起泡剂用量基本相同，在此不一一赘述。

考虑到高温会导致油酸分解，会导致油酸失去促进作用，因此，汽化后的C₁₀～C₂₂烃类油的温度应该低于80℃，可以控制在60℃-80℃之间，从而能够避免汽化后的C₁₀～C₂₂烃类油温度过高而导致的油酸分解的问题。

示例性地，C₁₀～C₂₂烃类油的汽化方式可以选择为降压汽化。相比与增温汽化的方式，降压汽化可以在保证C₁₀～C₂₂烃类油的温度不变的前提下，使得C₁₀～C₂₂烃类油汽化，从而能够避免汽化后的C₁₀～C₂₂烃类油温度过高而导致的油酸分解的问题。

当然，单纯采用降压汽化，对汽化装置的要求较高，因此，C₁₀～C₂₂烃类油的汽化方式可以选择为降压汽化和增温汽化两种方式相结合，也就是说，通过对C₁₀～C₂₂烃类油同时进行降压和增温，使得C₁₀～C₂₂烃类油汽化。

下面通过具体实施例来具体说明本发明提供的长焰煤煤泥浮选捕收剂及制备方法、长焰煤煤泥浮选方法。

实施例1-4以及对比例1-2采用的煤样为高铝长焰煤煤泥(产于神华准能黑岱沟选煤厂)。高铝长焰煤煤泥性质：煤泥内灰高，入料煤泥灰分37％，煤样粒度较细，-0.074mm粒级煤泥占煤样60％。操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量J_g>

实施例1

实施例1中，按质量分数计，浮选捕收剂的组成为柴油75％、油酸12％、异戊醇3％、二异丁基酮5％、正戊醛5％。制备过程如下：将柴油、油酸、异戊醇、二异丁基酮和正戊醛按混合均匀后，以1000rpm的速度搅拌15min，得到浮选捕收剂。

实施例2

实施例2与实施例1类似，区别仅在于，捕收剂的组成为：柴油60％、油酸14％、异戊醇6％、二异丁基酮10％、正戊醛10％。

实施例3

实施例3与实施例2类似，区别仅在于，捕收剂的组成为：柴油80％、油酸7％、异戊醇3％、二异丁基酮5％、正辛醛5％。

实施例4

实施例4与实施例1类似，区别仅在于，捕收剂的组成为：柴油65％、油酸12％、异戊醇5％、二异丁基酮8％、正辛醛10％。

对比例1

对比例1中所采用的捕收剂为常规的柴油捕收剂。

对比例2

对比例2捕收剂组成为中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方，捕收剂的组成为：柴油70％、正辛酸8％、苯甲酸丁酯6％、二异丁基酮8％、正戊醛8％。

采用上述实施例1-4以及对比例1-2的捕收剂进行长焰煤煤泥浮选，浮选结果如表1所示。

表1实施例1-4、对比例1-2的捕收剂的浮选指标对比

由表1可知，在起泡剂用量相同的情况下，实施例1的捕收剂用量为1.8kg/t时的浮选指标(精煤可燃体回收率达86.85％，精煤灰分为12.65％)明显优于对比例1的柴油用量为9.0kg/t时的指标(可燃体回收率77.06％，精煤灰分15.37％)。

同时，对比实施例1和对比例2，在起泡剂和捕收剂用量相同的情况下，实施例1的浮选指标(精煤可燃体回收率达86.85％，精煤灰分为12.65％)明显优于对比例2的浮选指标(可燃体回收率81.61％，精煤灰分13.51％)。

此外，实施例1的捕收剂用量在2.5kg/t时，其精煤可燃体回收率达94.32％，精煤灰分为13.57％，相比于现有技术，该浮选指标具有显著提高。

实施例5、对比例3-4采用的煤样为伊泰长焰煤煤泥(产于伊泰凯达选煤厂)。伊泰长焰煤煤泥性质：入料煤泥灰分44％，-0.074mm粒级煤泥占煤样73％。操作条件：采用1.5LXFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量J_g>

实施例5

实施例5中，按质量分数计，浮选捕收剂的组成为柴油75％、油酸9％、异辛醇3％、二异丁基酮6％、正戊醛7％。制备过程如下：将柴油、油酸、异辛醇、二异丁基酮和正戊醛按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌25min，得到浮选捕收剂。

对比例3

对比例3中所采用的捕收剂为常规的柴油捕收剂。

对比例4

对比例4中，捕收剂配方为中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方，捕收剂配比为：柴油60％、正辛酸12％、苯甲酸丁酯8％、二异丁基酮8％、正戊醛12％。

表2实施例5和对比例3-4的捕收剂的浮选指标对比

由表2可知，在起泡剂用量相同的情况下，实施例5捕收剂用量为2.5kg/t时，其浮选指标(精煤可燃体回收率达71.29％，精煤灰分为18.26％)明显优于对比例3的柴油用量为8.0kg/t时的指标(可燃体回收率44.03％，精煤灰分19.11％)。

同时，对比实施例5和对比例4，在起泡剂用量相同的情况下，实施例5的捕收剂用量为0.5kg/t时，其浮选指标(精煤可燃体回收率达58.47％，精煤灰分为18.77％)与对比例4的捕收剂用量为2.5kg/t时的浮选指标相当，充分说明了本发明提供的捕收剂能够显著地降低药剂消耗量。

实施例6以及对比例5-6采用的煤样为神东长焰煤(产于神华神东布尔台选煤厂)。神东长焰煤煤泥性质：入料煤泥灰分13％，-0.074mm粒级占70％。操作条件：采用1.5L XFD型挂槽浮选机，主轴转速是2000rpm。称取120g干煤泥倒入盛有自来水的浮选槽中配制成浮选矿浆(矿浆浓度80g/L)，加入捕收剂搅拌3min，加入起泡剂仲辛醇搅拌30s后，通入气体(充气量J_g>

实施例6

实施例6中，按质量分数计，浮选捕收剂配比为柴油72％，油酸8％、异丁醇4％、二异丁基酮6％、正戊醛10％。制备过程如下：将柴油、油酸、异丁醇、二异丁基酮和正戊醛按比例混合后，以1000rpm的速度搅拌20min，得到浮选捕收剂。

对比例5

对比例5中所采用的捕收剂为常规的柴油捕收剂。

对比例6

对比例6捕收剂的组成为中国发明专利申请CN106799310A所公开的低阶煤煤泥浮选捕收剂配方(说明书中的实施例3)，捕收剂的组成为：柴油68％、正辛酸8％、苯甲酸丁酯4％、二异丁基酮12％、正戊醛8％。

表3实施例6、对比例5-6的捕收剂的浮选指标对比

由表3可知，在起泡剂用量相同的情况下，实施例6的捕收剂用量为1.5kg/t时，其浮选指标(精煤可燃体回收率达87.05％，精煤灰分为4.49％)明显优于对比例5的柴油用量为10.0kg/t时的浮选指标(可燃体回收率72.87％，精煤灰分5.74％)。

同时，对比实施例6和对比例6，在起泡剂用量相同的情况下，实施例7的捕收剂用量为1.5kg/t时，其浮选指标(精煤可燃体回收率达87.05％，精煤灰分为4.49％)与对比例6的捕收剂用量为2.5kg/t时的浮选指标相当，说明本发明提供的捕收剂可以实现在低用量下长焰煤煤泥的高效分选。

需要说明的是，上述灰分检测所用仪器为灰分挥发分测定仪，厂家徐州威科科技有限公司，型号CTM300。

入料煤泥灰分指的是浮选原煤入料干基灰分。

精煤的可燃回收率按照《煤炭可浮选评定方法》(MT259-91)的规定，计算公式如下：

式中：E_c是浮选精煤可燃体回收率；r_c是浮选精煤产率；A_d,c是浮选精煤干基灰分；A_d,f是浮选入料干基灰分。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。