1、1第 5 章浮 选 药 剂5.1 浮选剂的作用与分类1.浮选剂的作用煤泥浮选是利用煤和矿物杂质的表面物理化学性质的差异实现分选过程的。为强化分选效果，浮选中添加了各种浮选药剂，浮选剂是为实现或促进浮选所应用的各种化学药剂的总称。浮选剂的作用主要是提高煤粒表面硫水性和煤粒在气泡上粘着的牢固度；在矿浆中促使形成大量气泡，防止气泡兼并和改善泡沫的稳定性，使煤粒有选择性地粘着气泡而上浮；调节煤与矿物杂质的表面性质，提高煤泥的浮选速度和选择性。2.浮选药剂的分类1)按作用分类浮选药剂按其作用可分为以下几类：(1)捕收剂捕收剂是指加入煤桨中提高煤粒表面的硫水性，使其易于并牢固地和气泡附着的浮选剂。在浮选中
2、最常用的捕收剂为非极性烃类化合物，如煤油、轻柴油等。(2)起泡剂起泡剂是指在浮选过程中用以控制气泡大小、维持气泡稳定性的浮选剂。属于这类浮选药剂的是各种有机表面活性物质，如脂肪醇。(3)调整剂 调整剂是指调整煤浆及矿物表面的性质，提高某种浮选药剂的效能或消除负作用的浮选药剂。选煤用调整剂主要包括：介质 pH 值调整剂：调整煤浆酸碱度的浮选剂，用以改变煤粒和矿物杂质表面的电性，来提高浮选过程的选择性。届于这类浮选剂的有石灰、硫酸等”抑制剂：浮选过程中用于控制矿物杂质对分选的有害行为，降低某种矿物表面疏水性，使其不易浮起，从而提高煤与矿物杂质分离的浮选剂。届于这类浮选剂的有偏硅酸钠、水玻璃、六偏磷
3、酸钠和淀粉等。(4)其他其他还有用于增加非极性油类在煤浆中弥散度的乳化剂等。必须指出，上述浮选药剂类别是按其基本作用区分的。事实上由于组成结构的影响，通常都不会只起一种作用，还兼有其他作用。某种浮选药剂在一定条件厂属于这一类，条件改变后可能属于另一类。2)按分子结构分类浮选药剂按其分子结构可分为以下几类：(1)极性浮选剂这类浮选剂的分子就整体而言是电中性的，但具有两个电极，就像磁铁棒具有两个磁极样，它们能吸引极性水分子，具有亲水性，能溶解在水中，如各种酸类、碱类、盐类。(2)非极性浮选药剂这类浮选药剂的分子正电荷与负电荷的电重心是重合在一起的，在水中不解离，基本不能吸引极性水分子，水化作用很小
4、，具有疏水性。它们以小油滴形态悬浮在水中，如烃类化合物(油类)。(3)复极性浮选剂(又称杂极性浮选剂 )这类浮选剂的分子由两部分组成，即极性部分(常称极性基) 和非极性部分(常称非极性2基)。极性基具有亲水性，非极性基具有疏水性。如直链脂肪醇，一端为非极性基碳氢烃链它们以单分子层形式定向吸附、排列在气液界面上。图 51 为不同的浮选剂分子与极性水分子相互作用的示意图。图中(a)为疏水性的非极性分子；(b)为亲水性的极性分子；(c)为杂性分子，一端亲水，一端疏水。图 5-1 浮选剂分子与极性水分子分子相互作用示意图5.2 捕收剂非极性烃类油煤泥浮选的实质是疏水性的精煤通过与捕收剂作用，粘附在气泡
5、上，而亲水性的矸石颗粒滞留在水中，从而实现相互分离的过程 。煤粒的表面以疏水性为主，具有较好的天然可浮性。在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，占煤泥浮选时捕收剂耗量的 80一 90。 烃类油大部分来自石油产品，主要是根据工业使用目的不同按一定沸点东范围分馏和加工的。它们为液体，分子结构对称，化学性质不活泼，在水中不会解离成离子，难溶于水，疏水性高，一般不和矿物表面发生化学作用。1、非极性烃类油的捕收作用非极性烃类油的浦收作用是由于它能够在非极性矿物表面吸附和在其表面展开并形成油膜。非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，其分子都是由碳和氢原子组成，原
6、子之间以非极性的碳一碳键和弱极性的碳氢键结合，属于非极性分子。在煤泥分选过程中，大部分煤粒表面是非极性的，因此，煤粒对油分子吸引力大于对强极性水分子的吸引力，油滴吸附到煤粒表面，同时煤粒表面与油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力，油滴在煤 粒表面展开，形成疏水的薄油膜， 进一步提高了煤粒表面的疏水性 见图 52(c) 。3图 5-2 非极性烃类油在矿物表面的固着情况而矸石颗粒绝大部分表面是极性表面，有很强的亲水性，矸石表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力，矸石表面被水分子覆盖，形成水化膜，非极性烃类油不易在矸石表面吸附见图 22(a)，或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位，基本上
7、不能提高矸石的疏水性，从而扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差异，促使分选顺利进行。如果在煤粒表面夹杂极性的矿物杂质或局部被氧化，则能形成不连续的油膜见图 52(b)。非极性烃类油的捕收作用主要表现在以下三个方面：1) 非极性烃类油可以提高煤粒和气泡的附着。由于非极性烃类油在煤粒表面展开，增加煤粒表面的疏水程度，削弱其水化作用，使煤粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程容易进行。2) 非极性烃类油可有效提高煤粒在气泡上附着的牢固程度。这是非极性烃类油沿着三相接触周边富集形成一条油环所致。当气泡表面与煤粒接触时，在两者之间的缝隙由于毛细管作用力促使油滴迅速聚集，然后扩大面积而形成油膜，并向与气泡接触的
8、润湿周边汇集成油环，促使煤粒牢固地粘附于气泡上。如图 53 所示。图 5-3 气泡底下油环的形成3) 细粒的煤表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。2、非极性烃类油化学组成对捕收作用的影响在有机化合物中，凡是只含有碳及氢原子的物质，都叫做烃类化合物。烃类化合物按其分子结构的不同，一般义分为饱和烃和不饱和烃两大类。饱和烃是指碳原子之间全部是由单键连接而成的烃类化合物，包括由直链构成的烷烃和由环链构成的环烷烃两种。当烷烃中碳原子个数达到 4 个以上时，同碳原子数时，碳原子在分子中的排列结构会有所不同，这种现象称为烷烃的正构或异构。不饱和烃是指碳原子之间由部分双键连接而形成的烃类化合物，含有直链
9、双键的不饱和烃称为烯烃，含有苯环的不饱和烃称为芳香烃(简称芳烃) 。非极性烃类油的捕收性能与其化学组成有关，而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。1) 非极性组分对浮选的影响非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、烯烃和烷烃。烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。在烃类油中还有一些含氧、含氮的化合物。经长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的捕收作用强弱次序为：芳烃烯烃异构烷烃环烷烃正构烷烃；重芳烃(多环) 轻芳烃( 学环) 。芳烃和不饱和烃的捕收作用与烃类化学成分对煤表面的吸附能力有关，吸附能力的大4小由各个烃分子中环和链的周围电子密度的分布性质所决定。饱和烃具有对称的电子
10、层，在分子中只有碳氢键，其周边没有集中的电子云；芳烃分子中环相联，烯烃分子中有碳氢双镶，它们的电子云密度都比较大，所以不饱和烃(芳烃、烯烃) 在煤粒表面吸附的键能比饱和烃(环烷烃、烷烃)要大些。芳烃组分活性较高的另一原因是它们的油一水界面张力较低，在其他条件相同时，有较好的分散度，浮选过程中较容易乳化成小的油滴固着到煤粒表面，提高其疏水性。2) 杂极性化合物对浮选的影响烃类油组成中，除非极性组分外，还有少量的非烃杂质，例如，吡啶、喹啉、吡咯、酚、脂肪酸、醇酸和羰基化合物等杂极性化合物。由于这些杂质的存在，其淬游性大力提高，既可节约用量，又可提高工艺效果。烃类油中杂极性物质含量对浮选指标的影响见
11、表 51。表 51 烃类油中杂极性物质含量对浮选指标的影响烃类油：杂极性物质精煤产率/精煤灰分/尾煤灰分/计算入料灰分/浮选完善指标/15：1 71.22 8.01 35.50 15.92 42.099：1 78.55 8.24 42.92 15.68 44.207.5：1 81.00 8.60 46.86 15.87 44.115：1 85.07 9.47 52.82 15.94 41.08从表 51 中可见，在一定范围内，增加杂极性成分的比例，对提高浮选效果是有利的，能提高浮选完善指标，对精煤产率和尾煤灰分增幅的影响也比较明显。杂极性成分的比例增加后精煤灰分有所增加，其比例过高时，精煤质量
12、恶化，选择性受差。杂极性物质之所以对煤粒有捕收作用是因为杂极性分子可以在煤粒表面的极性部位进行定向排列、其极性基指向煤粒表团，与煤粒表面的多种含氧官能团相互作用；非极性基朝水，使煤粒表面少量极性部位硫水，提高煤粒的可浮性，再促使烃类油固着到这部分表面上，进一步提高疏水性见图 54(a)。但杂极性物质含量超过某定量后，在煤粒表面形成反向吸附层，使已经硫水的煤粒表面重新变成亲水见图 54(b)。烃类油中的杂极性成分除起捕收作用外，还有起泡作用和乳化作用。图 5-4 杂极性物质对煤粒的八月作用示意图3、非极性烃类油馏分组成对捕收性能的影响馏分是石油精馏过程中不同温度时截取的液体物料。分馏温度越高，所
13、得到的物料碳链越长，分子量也越大。不同烃类油，其最佳馏分温度不同，芳烃最高馏分温度为170220，异构烷烃和环烷烃为 230一 260，正构烷烃为 190240，煤油则为 170245。石油各馏分中，捕收性能最好的馏分温度是 180240，碳链长815，非极性烃类油最佳的粘度范围是(12) 10 一 4m 2s。显然，分馏温度对浮选性能的影响，实际上主要是碳链长度或分子量的影响。分馏温度高，所得馏出物碳链长，其疏水性也强，但碳链越长，分子量越大，分子间的内聚力也5越大，粘度越大，浮选过程中不易乳化分散，在煤粒表面吸附速度慢，浮选性能降低；分馏温度低，馏出物碳链较短，本身疏水性差，加之分子间凝聚
14、力小，挥发性高，在煤粒表面不易形成稳定的油膜，从而也会降低浮选性能。4、常用捕收剂的种类和性质1）煤油煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类捕收剂之一。它是石油裂解时的馏分产品、主要成分是 C11C26 的烷烃，基本上不溶于水，只具有捕收性。煤油用量般为0.52kg(t 煤泥)。根据不同的用途，煤油分为灯用煤油、拖拉机煤油、航空煤油等品种。按照产品质量标准，其中小于 270的馏出物含量不小于 70，大于 310的馏出物含量应小于 2。煤油中常含少量芳烃、烯烃等，但由于来源不同，其性质差异很大。从经济角度考虑，煤泥浮选时般使用灯用煤油。2) 轻柴油轻柴油按加工方法的不同，可分为催化柴油、直馏柴油
15、、热裂化柴油和焦化柴油等。轻柴油碳链长度常为 1518，分馏温度约 165一 365，密度为 0.740.95gcm 3。轻柴油中溶有一些分子量较大的石蜡，当温度下降时，它会“结晶”呈网状结构从油中析出，即产生轻柴油的凝固现象。选煤厂要根据不同季节使用不同凝固点的轻柴油。商品轻柴油按凝固点分为 0 号、10 号、10 号、20 号、35号等规格。浮选般用 0 号或 10 号轻柴油，用量通常为 13kg(t 煤泥)，这与煤泥浮选起泡剂用量有关。轻柴油组成波动比煤油大，尤其是芳烃含量，如催化裂化轻柴油芳烃含量比直馏轻柴油高很多，捕收性能比煤油高，但选择性不如煤油。轻柴油因其分子量大，所以粘度较高，
16、在水中分散的油珠尺寸大，在煤粒表面铺展成油膜的速度慢，但其疏水性强，因此，浮选时作为变质程度较低煤的捕收剂比较有利。3) 页岩轻柴油页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱蜡，再经酸碱洗涤后的产品。页岩轻柴油中含有较多的不饱和烃(烯烃、芳烃 )，以及含氧、含氮物质，所以页岩轻柴油具有较强的捕收性能和一定的起泡性能。通常用于易选或中等易选煤泥，用量约为 1.52kg(t 煤泥)。4) 天然气冷凝油天然气冷凝油是天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。我国四川省天然气资源丰富，西南地区的选煤厂就有用天然气冷凝油作为捕收剂的。5) MB 系列浮选剂MB 系列浮选剂是浮游选煤所用捕收剂的系列产品，呈棕色，密度
17、为 0.930gcm 3，基本组成为烷烃(C 9 一 C15)正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并含有其他成分。该系列浮选剂有 5 种产品，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，MBl 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，宜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；MBl2 适用于中等细泥含量的难浮煤；MB25 适用于中等探发分的易浮煤，浮选速度快，MB275 适用于中等挥发分和细泥含量较高的煤。6) ZF 合成浮选剂它是以煤油为原料在常压下液相催化氧化的产物，组成中含烃类和烃类氧
18、化物，两者的比例大致力 60：40，外观呈棕黄色透明液体，密度为 0.85 gcm 3 ,P H 值为 67。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。67) MZ 系列浮选剂MZ 系列浮选剂是种含有不同官能团并具有起泡性能的煤用捕收剂，是由石油化工副产品经加工、改性、配制、去除异味后制成的，其主要组分是 C8C13 的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性剂。该浮选剂具有良好的捕收性、选择性和一定的溶解性，浮选效果比使用单一烃类油好。以上介绍的我国曾经开发使用的 MB 系列浮选剂、ZF 合成浮选剂、MZ 系列浮选剂都可称为复合浮选剂。所谓复合浮选剂是指兼具捕收、起泡两种性能的浮选剂。在煤泥浮选过
19、程中，只需添加一种浮选剂，简化了浮选过程的药剂制度，但是，由于复合浮选剂中起捕收和起泡作用组分的比例固定，复合浮选剂往往以系列形式生产，以适应煤种和煤质的变化。如我国生产的 MB 系列浮选剂和 ZF 合成浮选剂在选煤时可单独使用，对于人选可浮件变化较大的多种原料煤的矿区型选煤厂适应性就较差。有些选煤厂在使用复合浮选剂时，根据浮选入料性质(尤其是粒度组成 )，再添加其他捕收剂或起泡剂，即该复合浮选剂捕收能力不足时，就添加适量的非极性油类，或者起泡能力不足时，就添加适量的起泡剂。8) FS202 捕收剂以直馏煤油为原料经加氢、脱蜡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，故能显著
20、降低浮选剂用量。9) OC 添加剂OC 添加剂是一种改善煤泥浮选效果的辅助捕收剂、可以与目前使用的所有捕收剂、起泡剂和复合浮选剂配合使用，显著改善氧化煤浮选效果。10) 煤泥浮选促进剂促进剂是种能够改善捕收剂和起泡剂效果的浮选剂，是浮游选煤的重要辅助剂。它从 20 世纪 80 年代开始开发，其组成多为表面活性的有机化合物，可溶于轻柴油，也可与多数起泡剂兼溶，能提高难浮煤的产率，降低其他浮选剂用量，并改善粗粒煤的浮选。 目前产品有 Accoal4433、Shur coal、丁基氢氧化铁(C 4H9） 4FeOH、M10 等系列。由于促进剂具有调整剂和乳化剂的性质，因此在浮选过程中的作用是促进和提
21、高烃类油在煤浆中的分散度，生成细小的油滴，增加油滴与煤粒接触的机会，并使油滴均匀粘附在煤粒表面增强油滴在煤表面粘着的强度，同时与其他浮选剂混合使用还可增强各种浮选剂的使用效果，提高选择性和浮选速度，提高精煤产率。4.3 起 泡 剂在浮选过程中，使用捕收剂，可提高煤粒表面的疏水性。此时，如果煤浆中有性质良好的气泡粘附煤粒上浮，就能有效实现分选。我们知道，在纯水中气泡是极不稳定的，它们相互接触后便立刻兼并，形成大泡，上升到水面就马上破灭。这种性质的气泡是无法实现泡沫浮选的。7图 5-5 气泡上升至液面示意图造成气泡破灭的原因有三个：一是气泡互相接触碰撞时，气泡间水层受气泡本身的挤压而变薄，直至消失
22、，从而使气泡互相兼并。二是气泡在上升到液面的瞬间，气泡上部的气液界面跟流体内部相通的水层在两个相界面的压力和液体本身的重力作用下，水受挤压向下流出(见图 5-5)层变薄，直至消失，于是气体就逸出水面。三是在水层很薄时，水的蒸发速度起到明显作用，促使气泡破裂。三是在水层很薄时，水的蒸发速度 起到明显作用，促使气泡破裂。5.3.1 起泡剂的作用起泡剂本身不产生气泡。在向充气煤浆中添加起泡剂后，它能将气流分散成大量直径合适，并具有一定稳定性的小气泡，气泡与疏水性煤粒粘附，实现矿化，升浮到液面形成泡沫层。图 5-6 起泡剂分子在气液界面上的吸附和排列为什么起泡剂具有这样 的作用呢 ?因为起泡剂是杂极性
23、分子，其极性基亲水，与水分子强烈地互相吸引，所以朝向水层，而非极性基处于空气中或气泡内。这样起泡剂就在气液界面上实现单分子层的定向吸附和排列(见图 5-6) 起泡剂的主要作用有以下几个方面1)控制气泡大小依据起泡剂的化学组成，它们履属表面活性物质。所谓表面活性物质是指能降低气液界面表面张力的物质。在煤浆中添加起泡剂所，降低了气液界面的表面张力。因此，在同样充气量的条件下，能产生更多的气液界面，即数量多、直径小的气泡，以满足泡沫浮选的需要。试验表明，煤浆中没有添加起泡剂时，气泡的平均直径约为 35mm ，加入起泡剂后，气泡的直径可以减小到 0.51 mm。2)维持气泡稳定起泡剂在气泡表面形成丁水
24、化层，其极性基吸引水分子，减慢了水从气泡上部向下流动的速度，当气泡上升到液面时，破裂时间得以延缓。在气泡表面定向排列的起泡剂分子也可以降低水的蒸发速度，延长气泡的寿命。这样，就维持了气泡的稳定性。3)减缓气泡兼并8吸附在气泡上的起泡剂分子，其极性基朝向水，与水分于相互吸引形成水化层，当两个气泡相互接近时，水化层起到阻碍作用(见图 5-7)并且，起泡剂的极性基同性电的相互排斥，也减缓了气泡的兼并。图 5-7 起泡剂减缓气泡兼并示意图4)增加气泡的弹性在浮选机中气泡受到多种外力的作用，总是要变形的，这就要求气泡要有一定的弹性，能迅速恢复原状。众所周知，在同体积的几何体中，球体的表面积最小。在气液界
25、面的表面张力作用下，气泡通常呈球形见图 5-8a)。当气泡上吸附单分子层的起泡剂之后在外力作用下气泡表面积增大，在变形部位定向排列的起泡剂分子数量相应减少见图 5-8b）,表面张力增大，气泡表面积有自发缩小的趋势，于是又恢复了原状。也就是说在气液界面吸附起泡剂后，增强了反抗变形的能力。如果外力引起的气泡变形不很大时，气泡不致破裂，相当于增加了气泡的弹性（即气泡的机械强度）图 28 起泡剂增大气泡弹性示意图5)延长气泡在煤浆中停留时间起泡剂能降低气泡升浮速度的原因有以下两点：(1)在起泡剂作用下，气泡呈球状不易变形，而球状物在水中的运动阻力大。(2)由于起泡剂的作用，充人浮选机的空气分散成许多小
26、直径的气泡。小气泡的升浮速度要比大气泡慢得多。由此延长了气泡在煤浆中的停留时间，使得煤粒与气泡接触碰撞的概率增大，促使矿9化，加快分选速度。5.3.2 起泡剂组成对起泡性能的影响1.非极性基对起泡性能的影响浮选剂的表面活性是指降低表面张力(表面间作用力)的能力。对于不同系列的表面活性物质，烃基每增加一个碳原子，表面活性可以增大 314 倍。表面活性越大，起泡能力越强。以煤炭浮选用起泡剂辛醇(C 8H170H)为例，辛醇分子的非极性烃链较长，非极性成分大，使整个分子趋向于疏水，故在水中溶解度小，因而能迅速富集到气液界面，形成稳定的泡沫、表现出良好的起泡能力。当起泡剂分子中非极性基烃链过短(4 个
27、以下) 时起泡剂分子受到水分子的吸引力相对增大，它不易在气液界面上定向吸附，起泡性能差，大直得的气泡比例高，气泡数量少，上升速度快，不利于气泡和煤粒的粘附。但起泡剂分子中非极性基烃链过长，溶解度会显著降低，在水中的分散性变差，反而会使起泡能力下降，并且非极性基相互吸引形成的泡沫稳定性过大、发粘，不易消泡。实践经验和理论研究证明，醇类浮选剂活性最佳的是在非极性基中碳原子数 59 个范围内，同时非极性基的长短要与极性基配合。另外，烃基属性对起泡能力也有影响，烃基为芳香烃的表面活性没有脂肪烃的大。2极性基对起泡性能的影响极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质(如溶解度、解离度、粘度等) 和物理化学性
28、质(如煤炭表面性质等)，因此，对起泡性能也有影响。(1)极性基对起泡剂在水中溶解度的影响起泡剂溶解度的大小，对起泡剂性能及形成泡沫的特性有很大影响。般溶解度低的起泡剂，必须强烈搅拌才能分散于矿浆中除少量溶于水中之外，大部分集中在煤浆的表面，随泡沫层及水层排出，表现为起泡速度慢而持久，泡沫结构致密，泡径较小，泡沫较粘，对提高浮选精煤产率有利；溶解度大的起泡剂，溶于水中之后，大部分溶质留于溶液内部，在气液界面吸附量较少，这时必须消耗较多的起泡剂才能达到所需的起泡性能，表现为起泡速度快，泡沫结构疏松，泡径较大，泡沫较脆，气泡寿命较短，不能持久，必须多次不断地添加起泡剂才能维持起泡作用，但是能较好地避
29、免高灰细泥夹带，对提高精煤质量有利。起泡剂溶解度的大小和起泡剂分子中的极性基和非极性基都有关系就极性基而言，主要取决于其性质和数量，极性基与水分子作用力强的，其溶解度大。常见起泡剂的溶解度如表 52 所示。表 52 常见起泡剂的溶解度起 泡 剂 溶解度g.L - 起 泡 剂 溶解度g.L -正戊醇异戊醇正已醇甲基异戊醇正庚醇庚醇 -3正壬醇壬醇 -221.926.96.2417.01.814.50.5861.28松油a-萜醇樟脑醇甲酚醇1， 2，3- 三乙氧基丁烷聚丙烯正二醇醚（分子量 400450）2.501.980.741.668全溶(2)极性基水化能力对起泡性能的影响10起泡剂分子在水中
30、发生水化作用，在气泡表面形成一层水膜，使气泡稳定不易破裂。因此，起泡剂中极性基水化能力越强，气泡稳定性也越强，如一 COOH 基水化能力强，很容易吸附到气液界面上，则泡沫发粘，选择性差，二次富集作用差。而SO 4H 基水化能力弱，形成的泡沫性脆，选择性好。5.3.3 影响起泡剂选择性的因素1起泡剂分子量大小对选择性的影响就般规律而言、分子量小的起泡剂选择性比分子量大的好，因为它受水分子吸引力强，溶解度大。分子量小的起泡剂能产生疏松的泡沫结构，泡沫发脆，泡径较大，易于消泡，有利于物料的脱水回收，有利于矿物杂质在浮选中不断地从泡沫中脱落，返回煤浆，促使精煤在泡沫中“二次富集”分子量大的起泡剂则产生
31、致密的泡沫结构，泡径较小，韧性大，泡沫粘而稳定，不易消泡，不利于脱水回收，在浮选时能承带负荷重的煤粒，对提高精煤产率有利，但也易将矿物杂质起携带上来，故选择性差。起泡剂分子量大小对选择性的影响如表 23 所示。由该表可以看出，C 35 醇分子量小，其用量比一般起泡剂大一些但精煤灰分指标却比分子最大的 C59 醇低得多，选择性要好得多。表 53 起泡剂分子量大小对选择性的影响精煤 尾煤药剂名称用量g.l - 产率 灰分 产率 灰分 计算入料灰分浮选完善指标 35 醇10614716029.3249.0358.129.8011.0812.1770.6850.9741.8830.9338.2842.
32、6824.7324.9324.9423.5236.2839.65 59 醇819710529.3445.7352.7510.8812.0412.8070.6654.2747.2530.6335.0837.2324.8424.5424.3421.9430.8733.062起泡剂的极性基种类对选择性的影响般地说，浮选时非离子型起泡剂(如醇类) 的选择性比离子型起泡剂 (如吡啶)的选择性好。这是因为非离子型起泡剂在水中不发生解离，化学性质不活泼，很少与无机矿物杂质起反应；而离子型起泡剂在水中易解离为离子，化学性质活泼，能与矿物杂质起物理化学反应，从而增强高灰分颗粒的浮游能力。3起泡剂的捕收性能对选择
33、性的影响作为浮选用的起泡剂，最好性质单一，不具有捕收性能。但由于起泡剂大多为杂极性，烃基的长短及结构不同均会使起泡剂在浮选时具有强弱不同的捕收性能，这一点已被大量浮选实践所证实。实践结果表明，为了保证精煤质量，可选用分子量较小(即烃基较短、碳原子数较少)、水化程度较高的起泡剂。对于自然疏水性较差的煤泥，为获取较高的精煤产率，可选用分子量较大(即烃基较长、碳原子数较多 )、水化程度较低的起泡剂。起泡剂捕收作用的强弱，对于提高浮选精煤产串、降低其灰分等方面有着重要的影响。5.3.4 常用起泡剂的种类和性能起泡剂按其来源可分为三大类：天然类、工业副产品类和人工合成品类。111天然起泡剂该类起泡剂是由
34、林木直接蒸馏和加工后的产品。由于林产品资源有限，所以天然起泡剂在选煤厂较少使用。1) 松油松油是最早使用的天然起泡剂，主要成分为 萜烯醇（C 10H17OH）,结构为：萜烯醇含量随林木原料而异，约为 4060。松油为淡黄色或棕色液体，密度为0.900.95g/cm 3，起泡能力较强，一般无捕收性能。若杂质含量较多时，有一定的捕收性能。2) 2 号油亦称松醇油，是我国选矿厂应用最为广泛的一种起泡剂。它是以松节油为原料经水合反应制得，为淡黄色油状液体，密度为 0.900.91gcm 3，主要成分为 萜烯醇，含量40%60%，高者可达 80，其余为萜烯类化合物。起泡性能好，无捕收能力，组成和性质较稳
35、定。用量为 20100g/（t 原矿） 。3) 樟脑油樟树的枝、叶、根干馏得到原油，提取樟脑后再分馏便得到各种樟脑油。分为红、白、蓝三种：白色油可代替松油作起泡剂，选择性较松油好；用量为 100200g/（t 原矿） ，红色油产生的泡沫发粘；蓝色油则兼有起泡性和捕收性，可用于浮选煤泥或其它起泡剂配合使用。4) 桉叶油桉叶经蒸馏得到，主要成分为桉叶醇，含量 5070。起泡性比松油弱，但选择性好，用量较大些。2工业副产品起泡剂我国选煤厂通常使用这类起泡剂。1) GF 浮选剂以丁醇、辛醇为原料再经特殊加工所得，主要成分为 2乙基己醇、二甲基己醇、2乙基丁酯、三丁基醚，密度为 0.880.91g/cm
36、 3，红棕色油状液体，它兼有一定的捕收性能。由于 GF 浮选剂起泡性能强、用量小、选择性好，在我国选煤厂广泛地作为起泡剂使用。2) 仲辛醇以蓖麻子生产葵二酸的副产品，其含量 7080，密度为 0.81 gcm 3 左右，黄色液体。由于仲辛醇用量较小、选择性好、能产生较小的气泡和较脆的泡沫层，也成为我国煤泥浮选应用较广泛的一种起泡剂，用量为一般为 100g/t 煤泥。3) 杂醇 来源较广，也是选煤厂应用较多的起泡剂。如用发酵法制酒精时的副产品，其主要成分为丙醇、丁醇和戊醇的混合物。此类杂醇密度在 0.80 gcm 3 左右，黄色透明液体，生成的泡沫较脆，选择性好。此外，化工厂用一氧化碳和氢合成甲
37、醇工艺中也有此类杂醇副产品。4) 酯油 190高压法羰基合成丁醇、辛醇时得到带支链结构的残液，以浓硫酸为催化剂，使其反应生成酯类化合物，主要是含 C4C4 支链的酯油。工业试验证明，酯油作为煤泥浮选的起泡12剂，其效果与仲辛醇类似。充分利用工业上的各种副产品，并进行有效加工，作为起泡剂使用，这是研制、开发浮选剂的一个重要途径，具有较高的经济效益和社会意义。3人工合成起泡剂该类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。1) 醚醇类起泡剂该类起泡剂是由石化产品合成的新型起泡剂，有甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。我国生产的乙基醚醇是由环氧丙烷和乙醇在苛性钠催化下聚合而成的，也称醚醇油。该类
38、起泡剂水溶性较高，泡沫结构致密，不发粘，选择性好，易消泡，用量少，能生成大量对浮选有利的小于 0.2mm 的小气泡，但价格贵。2) 醚类起泡剂该类起泡剂是种新型起泡剂，国内的 4 号油属此类，成分为三乙氧基丁烷，又称丁醚油，主要原料是合成聚乙烯醇过程中的副产品，来源广泛。工业用的 4 号油中含少量树脂杂质，呈橙黄色，带水果香味。4 号油价格低，起泡能力较 2 号油强，用量仅为 2 号油的半，生成的泡沫脆。该类起泡剂在尾矿水中很快分解、氧化，失去有害作用，是一种毒性较小的起泡剂。3）甲基异丁基甲醇亦称甲基戊醇，代号 MIBC，美国大量使用。MIBC 由丙酮经缩全脱水和常压加氢制成，结构为：MIB
39、C 为无色透明液体，20时密度为 0.8g/cm3,在水中的溶解度为 1.79% 。特点是选择性好，活性强，生成的泡沫细且脆而粘，消泡容易，不具捕收性，乃是少，仅为2040g/(t 原煤)。 但由于丙酮取自粮食，我国未在工业上应用，只作为实验室浮选标准起泡剂。 人工合成起泡剂有很多优点，现已开始逐步取代天然起泡剂，一些化工副产品起泡剂仍在选煤厂广泛应用。5.4 调 整 剂在煤泥浮选过程中，影响其可浮性的因素极为复杂，既包含有煤泥本身的浮游特性，同时又有浮选过程中多种工艺条件的影响。为了得到比较好的技术指标，浮选中除了使用捕收剂和起泡剂外，必要时还可以配合使用合适的调整剂，它是控制矿物与捕收剂之
40、间作用的一种辅助浮选剂。选煤中可能使用的调整剂主要有介质 pH 值调整剂和抑制剂。1介质 pg 值调整剂1)介质 PH 值调整剂的作用pH 值对煤与矿物杂质的可浮性影响很大。各种浮选剂只有在一定的 pH 值范围内，才能达到效能最高，用量最小。此外，PH 值调整剂对于消除水中离子的有害影响、调整细泥的分散和絮凝有重要的作用。1)调整煤浆酸碱度煤粒表面与非极性油类捕收剂之间的作用属物理吸附，煤粒表面电性决定了非极性油13类能否与其吸附，而煤浆的 PH 值( 即酸碱度)直接影响煤粒表面电性，也就是说 pH 值决定了油类捕收剂能否有效吸附在煤粒上。各种矿物浮选都有最佳的 PH 值范围，煤泥只有在中性或
41、弱碱性煤桨中，才能有最佳的可浮性，所以当煤浆呈酸性时(在我国属极少数现象) ，就应该考虑添加介质 pH 值调整剂来调整煤浆的酸碱度。2)消除有害成分影响煤泥浮选时黄铁矿硫的脱除，理论上既可采用浮煤抑硫正浮选法，也可采用浮硫抑煤反浮选法，抑制剂是其中的关键。由于黄铁矿的可浮性较好，捕收煤用的捕收剂也都能捕收黄铁矿，采用常规的浮煤抑硫正浮选法脱硫时不仅抑制剂用最多、费用高，而且效果也不太显著。为了脱除更多的黄铁矿，美国曾采用两段反浮选法脱硫(见图 29)：第一段为常规浮选，浮出精煤但含硫量较高；第二段为精煤反浮选，抑制精煤，浮黄铁矿。反浮选时使用的捕收剂为黄药(黄原酸盐 )ROCSSMe，其中 R 为烃基(戊基)，Me 为碱金属离子(钾)。在 pH 值小于 6 时，黄药易于捕收黄铁矿。调整剂为硫酸。3）调整细泥的分散与凝聚煤泥浮选中有不少粘土类细泥，它们在煤粒表面形成覆盖，使浮选精煤产率降低，灰分增高。通过改变煤浆 PH 值来控制细泥在煤粒表面的覆盖，实际中应用的 PH 值调整剂多数是细泥的分散剂或凝聚剂。
