煤矿总工技术手册补充部分.doc

3.3 浮游选煤 浮游选煤是依据煤和矸石表面的润湿性的差异而进行分选的一种选煤方法。重要用于解决-0.5mm级的煤炭，简称浮选。随着采煤机械化限度的提高，高灰分细粒煤含量的增长，以及用户对煤炭质量的规定越来越严，浮选方法在选煤中的应用越来越广。现在不仅炼焦煤选煤厂设浮选，一些动力煤选煤厂或无烟煤选煤厂亦开始采用浮选工艺。 浮选是选煤工艺流程的重要组成部分，它的任务是：（1）回收大量的细粒煤，合理运用煤炭资源；（2）净化选煤用的循环水，提高其它工艺环节的效果，是达成洗水厂内闭路循环，防止环境污染的重要工艺环节。3.3.1 浮选原理1 矿物表面的润湿性 浮选过程中，矿物表面润湿性是指矿物表面与水互相作用的强弱限度。例如石英、云母等很易被水润湿，而石墨、辉钼矿等不易被水润湿。易被水润湿的矿物叫做亲水性矿物，不易被水润湿的矿物叫做疏水性矿物。 图3-3-1为不同矿物表面的润湿现象。这些矿物表面的亲水性从左至右逐渐减弱，而疏水性则逐渐增强，水滴越来越难于铺开而成为球形。图中矿物下方是水中气泡在矿物表面的附着形式，气泡的形状恰好和水滴的形状相反，从右至左，随矿物表面亲水性增强，气泡变为球形。 图3-3-1不同矿物表面的润湿现象 矿物表面的亲水性，取决于其表面分子与水分子互相作用的强弱限度，即所谓水化作用的强弱。由于水分子是极性分子，矿物表面的不饱和键也具有不同限度的极性，因此极性的水分子会在极性的亲水矿物表面上定向密集排列，并形成水化层。见图3-3-2。疏水矿物表面与水分子的作用力弱，只能生成薄的水化层（图3-3-2a），亲水矿物表面与水分子的作用力强，形成的水化层厚（3-3-2b）。 图3-3-2 水化膜示意图 （a）疏水性矿物表面的水化膜；（b）亲水性矿物表面的水化膜 水化层具有扩散结构，水化层内水分子的定向排列限度随着与矿物表面的距离增大而逐渐减弱。最靠近矿物表面的第一层水分子，受表面键能吸引最强，排列最为整齐紧密。随着键能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐混乱，并呈现象普通水分子那样的无序状态。 矿物表面润湿性的大小，常用接触角来表达。当气泡附着在浸入水中的矿物表面达成平衡时，气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。过三相润湿周边上任一点P作气液界面的切线AW，与固液界面SW之间所形成的涉及液相的夹角，称为“接触角”。见图3-3-3。 接触角的大小可以表征矿物表面的润湿性。若矿物亲水性很强，气相不能排开液相，接触角为00。反之，若矿物表面疏水性很强，气相完全排开液相，则接触角为1800。但事实上，矿物的接触角还末发现有超过1080的，所以各种矿物的接触角都在01080之间，新鲜煤炭和矿石表面的接触角见表3-3-1。 图3-3-3 三相接触周边、接触角及表面张力 表3-3-1各种煤和矿物杂质的接触角煤或矿物接触角（0）煤或矿物接触角（0）煤或矿物接触角（0）焦煤肥煤瘦煤贫煤9086858382797571气煤长焰煤无烟煤煤质页岩726563607343泥质页岩石灰石黄铁矿石英0100103004 接触角的大小是三相表面性质的一个综合效应，取决于气泡、矿物表面和水三相界面张力的平衡状态，其平衡状态方程为： （3-3-1） 或 （3-3-2）式3-3-2表白，接触角是三个相界面表面张力的函数，它不仅与矿物表面性质有关，并且与液相、气相的界面性质有关。同时还可以看到，接触角值愈大，值愈小，说明矿物润湿性愈小，其可浮性愈好。由于，介于-11之间，因此，对矿物的润湿性与可浮性的度量可定义为： 润湿性= 可浮性=1- 浮选是在气、液、固三相面上进行的，它涉及在矿浆中的矿粒粘附到气泡上，然后上浮到液面并被刮入泡沫产品的过程。浮选时，矿粒与气泡发生附着的过程称为气泡的矿化，这是浮选过程中的基本行为。矿粒能否粘附到气泡上取决于矿粒的润湿性。过程能否自发进行服从热力学第二定律。当矿粒与气泡附着只有单位面积时，附着前后系统自由的变化为（见图3-3-4） （3-3-3） 若以接触角表达为： （3-3-4） 式3-3-4在浮选上称为可浮性指标，或粘附功。假如G前G后，则，说明矿粒与气泡的附着过程系统自由能是减少的，该过程可自发进行。否则，过程相反。浮选过程中，液相一般为水，液气界面表面自由能一般变化不大，所以矿粒粘附到气泡上的过程能否自发进行，重要取决于矿物的润湿接触角。图3-3-4 矿粒向气泡附着前后情况 （a）附着前；（b）附着后2 矿物表面电性质 当矿物置于水中时，由于化学位的差异，在相界面上将发生荷电粒子的迁移运动，引起矿物表面荷电。 在水中矿物表面荷电的重要因素有：（1）矿物表面离子的选择性吸附 通常矿物表面和水对不同离子的亲和力是不同的，从而导致矿物表面对电解质溶液中的正、负离子的不等量的吸附，促使矿物表面荷电。 溶液中过量的正离子或负离子容易吸附到矿物的表面上，也会改变矿物表面的电性。（2）矿物表面组分的选择性解离 矿物表面的正、负离子在介质中的溶解能力往往是不同的，会产生非等量的转移,使矿物表面荷电。若正离子的溶解能力大于负离子的溶解能力，则矿物表面荷负电;反之，矿物表面荷正电。 部分矿物和水作用后，先在两相界面上生成新物质，然后一部分电离，使矿物表面荷电。例如，石英在水中破裂后，界面和水作用生成类似硅酸的产物（）,在水中解离为离子和离子，或离子，其它成分留在矿物晶格上，使矿物表面荷负电。（3）矿物晶格缺陷 由于矿物破裂，缺少某种离子，或晶格中非等量类质同象替换、间隙原子、空位等引起矿物表面荷电。 矿物表面在水溶液中荷电后，就会吸引水溶液中符号相反的离子，在固体表面形成双电层。描述双电层结构，最早是由亥尔姆特兹（Helmholtz）提出的平板双电层模型。该模型过度强调了离子环境的稳定性，把固体表面上的过量电荷与溶液中的相反符号的电荷的分布状态视为平板电容，这种简朴模型只合用于描述金属和高浓度的盐类电解质溶液系统。以后高依-凯普曼（Gouy-Chapman）对平板模型进行了修正，建立了扩散双电层模型，认为双电层由内层和扩散层二部分组成。其缺陷又过度强调了离子的移动性，认为点电荷的浓度，自固体表面向溶液内部随距离增长而递减。1942年，斯特恩（Stern）将前两种模型串接在一起，构成斯特恩复合双电层结构。斯特恩以离子代替点电荷，并认为扩散分布于溶液中的离子，靠近固体表面不超过距离d。斯特恩模型比较实际地反映了双电层的结构，因此，在浮选理论上得到了广泛的应用。 斯特恩认为在双电层内层和扩散层之间紧贴固体表面尚有一层，称斯特恩层（紧密层）。这一层将双电层和扩散层隔开，厚度以水化离子的半径表达。图3-3-5是修正后的双电层结构示意图。图中A为矿物表面，是双电层的内层（又称定位离子层）。从B到D称为双电层的外层，其中涉及紧密层（又称斯特恩层）B和扩散层D。双电层内层吸附的离子称定位离子，这些离子与矿物表面有特殊的亲合力，可以在相界面上实现转移。双电层外层吸附的离子称为配衡离子，也称反号离子。这些离子同矿物表面没有特殊的亲和力，重要靠静电力吸着，起着电性平衡的作用。 图3-3-5 矿物表面双电层示意图A. 内层（定位离子层）；B.紧密层（Stern层）；C.滑移面；D.扩散层；0. 表面总电位；.斯特恩层电位；.动电位；.紧密层的厚度 在双电层中相应分布有各种电位，重要涉及表面总电位、电动电位等。（1）表面总电位。它是固体表面与溶液之间的电位差（又称表面电位）。对于导体或半导体的矿物，可将矿物制成电极测出。不导电的矿物不能直接测出，但可以用溶液中定位离子的活度（Nernst 公式）进行计算： （3-3-5） 总电位与溶液中定位离子的浓度密切相关，为零时定位离子浓度的负对数值，称为零电点（用PZC表达）。如定位离子为H+或OH-，则为零的pH就是“零电点”。当溶液的pH大于矿物的零电点时，矿物表面荷负电；反之则矿物表面荷正电。（2）特恩层电位和电动电位。是水化配衡离子最紧密靠近表面的假设平面（图3-3-5中的B）与溶液之间的电位差，一般假定它与电动电位相等。 电动电位是在外力（电场、机械力或重力）作用下，矿物与溶液沿滑动面（图3-3-5中的C）作相对运动时产生的电位差。电动电位在浮选研究理论上有很大的实际意义。 不管矿物导电性能如何，矿物的电动电位均可测得，常用的方法有微电泳法，电渗法和流动电位法等。 电动电位为零的pH称为“等电点”（用IEP表达），它表达配衡离子在滑动面内已与定位离子电性相等。 研究矿物表面电性的变化，对研究药剂作用机理和判断矿物的可浮性具有重要意义。3 煤泥的可浮性 煤泥的可浮性即煤泥浮选的难易限度。它重要取决于煤岩成分、变质限度、矿物杂质及其嵌布特性、表面氧化限度以及粒度组成等。 煤是一种天然可浮性好的矿物，但是煤的结构复杂，具有非极性、杂极性和极性的物质，因而在表面各处的极性或疏水性不同。在暴露出的芳香核网面上，特别是各种碳氢化合物的部位，水化作用弱，疏水性强。在有含氧官能团的地方（如-OH、-COOH等）水化作用强，是亲水部位。嵌布于有机质中的无机矿物，如石英、粘土之类，水化作用强，也是亲水的。煤中的黄铁矿，其水化限度比其它成灰矿物弱，具有较强的疏水性。 不同变质限度的煤，其可浮性是不同的，通常中档变质限度的煤（如焦煤、肥煤）可浮性最佳。 为了预测和了解各种煤的天然可浮性，许多学者曾提出过预测煤泥可浮性的各种理论，但是由于影响煤泥可浮性的因素比较多，至今还没有一个大家公认的方法。目前，国内外用于煤泥可浮性评估的重要方法，有根据煤炭的工业分析或元素分析进行评估的方法，以实验室浮选结果为依据的评估方法及用入浮煤泥性质进行评估的方法等几类。 为了全面了解煤泥的实际可浮性情况及实际分选效果，必须对煤泥进行浮选实验。根据产品质量的规定和实验结果，制定合理的浮选工艺流程。浮选实验所用的仪器设备、方法和环节，可按国家标准GB4757-84浮选实验单元浮选实验方法和煤炭行业标准MT144-1997选煤实验室分步释放浮选实验方法的规定执行。4.3.2 浮选药剂自然界中大部分矿物其可浮性均较差，单纯依靠矿物之间自身润湿性的差别是难以顺利分离的，必须在浮选过程中加入一些药剂，来提高一种或几种矿物的可浮性，削弱另一些矿物的可浮性，从而人为地控制矿物的浮选行为。浮选过程中加入的能帮助浮选过程顺利进行的药剂称为浮选药剂。浮选药剂的作用是改变浮选过程中相界面的性质，它不仅能最大限度地回收有用矿物，更重要的是它能灵活、有效地进行控制，成功地将各种矿物按人们的规定分开，使资源得到充足的运用。因此，浮选药剂在选煤上得到广泛地应用。4.3.2.1选药剂的分类及作用浮选药剂按用途可分为三大类：(1) 捕收剂 重要作用在固、液界面上，能选择性地吸附在煤粒表面，提高其表面疏水性和可浮性，并促使煤与气泡附着，增强附着的牢固性。(2) 起泡剂 重要作用在气、液界面上，使其表面张力减少，促使气泡在矿浆中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性。(3) 调整剂 重要用于调节其它药剂与矿物表面之间的作用，还可以调节矿浆的性质，提高浮选过程的选择性，按其作用可分为：活化剂、克制剂、介质pH调整剂、分散剂及絮凝剂。煤泥浮选中，所涉及到的调整剂重要有后三种： 介质pH调整剂。重要用于调整矿浆的pH值和矿物表面的电性，以改善浮选效果。 分散与絮凝剂。重要用于调节矿浆中细泥的分散与团聚，减少细泥对分选的影响。浮选药剂的分类见表3-3-2。表3-3-2 浮选药剂的分类用途分类系列种类典型代表捕收剂非离子型烃类油酯类煤油、柴油黄原酸酯、烃基硫代氨基甲酸酯阴离子型巯基类烃基酸及皂黄药、黑药油酸、烃基硫酸钠阳离子型胺类衍生物混合胺、月桂胺起泡剂表面活性剂醚类醇类醚醇类丁醚油松醇油、混合醇醚醇油非表面活性剂酮醇类双丙酮醇油调整剂活化剂无机盐类硫酸铜、硫化钠克制剂 无机盐类有机物硫化钠、水玻璃单宁、淀粉PH调整剂电解质酸、碱絮凝剂无机电解质天然高分子合成高分子石灰、明矾淀粉、骨胶聚丙烯酰胺、聚氧乙烯分散剂无机盐高分子化合物水玻璃、苏打各类聚磷酸盐4.3.2.2 烃类油捕收剂 烃类油是煤、石墨、辉钼矿等非极性矿物浮选时的重要捕收剂。目前广泛使用的烃类油大部分来自石油产品，它是根据工业使用目的不同，按一定的沸点范围进行分馏和加工的。由于原油组成和产地不同，各种石油馏分产品的烃类组分和含量也不同。因此，同类产品的性质也有差异。烃类油的另一个来源是炼焦工业副产品。 烃类油在结构上的重要特点是：分子中结构对称，没有永久偶极，分子内部的原子以共价键结合，电子共有，并且不能转移到其它原子上面，化学活性差，在水中不解离成离子。因此，烃类油在水中的溶解度小，疏水性高，对破裂面呈分子键的天然疏水性高的表面具有良好的吸附性能。吸附时，烃类油与矿物表面之间不发生化学反映，只能以物理吸附的形式固着到矿物的表面上。 我国煤泥浮选时广泛采用煤油和轻柴油作为捕收剂。在选择药剂时，一般是煤化限度高的煤采用煤油，煤化限度低的煤采用柴油。为了提高药剂的作用效果，在药剂选择中应尽量考虑选用富含芳烃、烯烃类的烃类油，药剂中应具有适量的杂质性成分，分馏温度应是浮选活性高的烃类馏出温度。 常用的烃类捕收剂如下： (1) 煤油 煤油是200300石油的分馏产品，其重要成分是C6C11烷烃。减压蒸馏煤油为140280时的分馏产物，重要含C9C16烷烃。 煤油可分为灯用煤油、拖拉机煤油、航空煤油等。我国常用灯用煤油和拖拉机煤油作捕收剂。 灯用煤油。多为石蜡基原油产品，芳烃含量在815%之间。灯用煤油由C9C16的烃类组成，平均沸点200250左右，密度（20）0.780.84g/cm3，其最佳馏分温度为150290。当二烯烃含量高时，在贮存中易生成胶质，对浮选不利。 环烷基灯用煤油平均沸点在215左右，密度（20）为0.82g/cm3。拖拉机煤油。系直馏和直馏裂解的混合馏分，110以下的馏出物应小于10%，200以上的馏出物不应大于50%，300以上的馏出物不应超过2%。 煤油中以直馏煤油的稳定性最佳，色度也小。如混入裂化馏分，因含不饱和的烯烃类而不稳定，易被氧化出现胶质或沥青质一类的深色物质，使浮选性能下降。 煤油基本不溶于水，只具有捕收性。当芳烃含量较大时，相对地略显浮选活性或起泡性能。煤泥浮选时，煤油用量一般为0.52kg/t煤泥。如使用过量，有显著的消泡作用。 (2) 柴油 按加工方法的不同，可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等。 轻柴油是C15C18的烃类混合物。含碳85.586.5%，氢13.514.5%；和少量的硫、氮、氧有机化合物及金属有机化合物。分馏温度约为150365，不应混有365以上的重馏分。一般夏季用的柴油，初馏点为160，10%馏出温度为190；冬季用柴油初馏点为130，10%馏出温度为160。 轻柴油具有馏分重、密度高、粘度大，在水中分散的油珠尺寸大和在煤表面展开速度慢等特点。但是，疏水性较强，被煤表面孔隙吸取的数量少。因此，低阶煤浮选时采用轻柴油做捕收剂较为有利。 轻柴油中的烃类组分波动幅度比煤油大，特别是芳烃含量相差更为显著，例如催化裂化轻柴油含芳烃量比直馏轻柴油高得多。轻柴油和煤油的组成见表3-3-3。表3-3-3 轻柴油和煤油的烃类组分轻 柴 油煤 油烃类组成催化裂化市售烃类组合胜利炼厂市售烷烃烯烃芳烃非烃19-2424-2157-5527.225.315.532.0正构烷烃异构-环烷烃芳烃44.236.120.057.826.515.7 浮选时，轻柴油用量一般为13kg/t煤泥，个别情况高达4kg/t煤泥以上，其用量与煤泥的可浮性和起泡剂用量有关。轻柴油成分不如煤油稳定，此外，因芳烃含量高，所以浮选活性较煤油高，但选择性不如煤油好。 (3) 燃料油 是供锅炉用的液体燃料，分为六个等级（16号）。国外常用5号燃料油做煤泥浮选捕收剂。(4)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。页岩轻柴油中具有较多的不饱和烃(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。通常用于易选或中档易选煤泥，用量约为1.5-2kg(t煤泥)。 (5)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，西南地区有些选煤厂就有用天然气冷凝油作为捕收剂。(6)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，密度为0.930gcm3，基本组成为烷烃(C9-C15)正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并具有其他成分。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合用于挥发分和细泥含量中档的较难浮煤，捕收性能比MB2强，宜用于我国南方温暖地区；MB2合用于挥发分和细泥含量中档的较易浮煤，宜用于我国北方寒冷地区；MBl2合用于中档细泥含量的难浮煤；MB25合用于中档挥发分的易浮煤，浮选速度快，MB275合用于中档挥发分和细泥含量较高的煤。(7) 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化物，两者的比例大体力60:40，外观呈棕黄色透明液体，密度为0.85 g/cm3，pH值为6-7。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。(8) MZ系列浮选剂MZ系列浮选剂是一种具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，其重要组分是C8-C13的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性别。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。 除了上述几种烃类油捕收剂外，国内外选煤厂煤泥浮选时还常用FS-201、FS-202、APP-1、脂肪胺等作捕收剂。 为了充足发挥烃类油捕收剂的作用，改善煤泥浮选效果，减少药剂消耗量，必须注意提高烃类油的浮选活性。国内外对提高浮选药剂的活性进行了许多研究，其中比较有效的方法重要有：辅射化学作用、磁场解决、烃类催化氧化法和电化学解决。4.3.2.3 起泡剂 在浮选过程中，为了减少气液界面张力，产生大量的有助于煤粒矿化的小气泡，形成具有一定稳定性的泡沫层，常加入一些起泡剂。 起泡剂多数是杂极性表面活性物质，可以在气液界面上聚集，并进行定向排列。其极性基具有亲水性，非极性烃基具有亲气性。由于极性基和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，并增长气泡的机械强度（见图3-3-6），提高泡沫层的稳定性。同时，由于起泡剂在气液界面的定向吸附，减少了表面张力，能促使产生分散均匀、粘度低、寿命长和大小适合的小气泡。图3-3-6 起泡剂增大气泡机械强度示意图（a）未变形前；（b）产生变形；（c）恢复变形 实践证明，起泡剂用量不宜过大，起泡剂浓度过大反而减少起泡能力。起泡剂浓度，溶液的表面张力和起泡能力之间的关系见图3-3-7。图3-3-7 起泡剂浓度与溶液的表面张力及起泡能力之间的关系 常用起泡剂如下： (1) 醇类起泡剂 醇类起泡剂是选煤厂应用较多的一种起泡剂，它不仅是良好的起泡剂，并且对煤粒具有捕收性，对烃类油具有分散作用。 OH 仲辛醇。是生产葵二酸的副产品，分子式为CH3（CH2）3CHCH3，密度为0.82g/cm3，为橙黄色液体,具有刺激性臭味，其重要成分为：辛醇7080 %，辛酮1020 %。 仲辛醇是我国煤泥浮选广泛应用的起泡剂之一，用量一般为100g/t煤泥。 杂醇。发酵法制酒精时的副产品，其重要成分为丙醇、丁醇和戊醇的混合物，密度为0.83 g/cm3，黄色透明液体。作起泡剂时，生成的泡沫较脆，选择性好，可用于难选煤和高硫煤的浮选。杂醇来源较广，是选煤厂应用较多的一种起泡剂，用量为200300g/t煤泥。GF起泡剂以丁醇、辛醇为原料再经特殊加工所得，重要成分为2-乙基己醇、二甲基己醇、2-乙基丁醇、三丁基醚，密度为0.88-0.91g/cm3，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。杂醇油。为生产丁醇的高沸点残留液。所使用的分馏产品见表3-3-4，分馏产品的起泡能力随分子量增大而增高。其中，133150产品可单独作起泡剂使用；150160产品有增长泡沫稳定性的作用；160195产品有减少泡沫稳定性的作用。C6C8混合醇和C8C16混合醇。乙炔法生产丁醇、辛醇过程中有大量高沸物生成，其中一部分是丁醇提浓塔和精馏塔底重馏分，简称C6C8醇；另一部分为2-乙基已醇蒸馏塔塔底的高沸物，简称C8C16醇。 C6C8醇外观为棕红色透明油状物，密度为0.8290.834g/cm3，重要成分见表3-3-5。 C8C16醇外观为橙黄色油状物，密度为0.8300.835g/cm3，重要成分为辛醚和辛醇，分别占61.5%和21.6%。生产实践表白，它们是较好的起泡剂，C6C8醇的起泡能力较强，C8C16醇的选择性较好，生成的泡沫多，脆而不粘，有助于过滤脱水，用量100150g/t煤泥。表3-3-4杂醇油的分馏分析沸点范围名 称133150150160160195195315平均分子量密度成分1050.836伯醇60%65%仲醇15%20%酮类化合物18%20%酯类化合物2%123伯醇40%45%仲醇40%45%酮类化合物8%12%伯醇43%47%仲醇32%36%酮类化合物17%19%酯类化合物1%4%焦油减压蒸馏产品伯醇65%70%酮类12%17%酚类10%15%烃类3%6%甲基异丁基甲醇。亦称甲基戊醇，代号MIBC（Methyl Isobutyl Carbinol），由丙酮经缩合、脱水和常压加氢制成，结构式为：CH3CH3CH-CH2-CH-OH CH3 外观为无色透明液体，密度为0.8060.807g/cm3，溶解度为1.79%。特点是选择性强，活性好、泡细脆、不粘，用量少。在美国广泛应用。 表3-3-5 C6-C8混合醇组成名 称化 合 物成 分（%）正丁醇庚醇-42-乙基丁醇3-甲基庚醇2-乙基己醇CH3-CH2-CH2-CH2-OHCH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH3OHCH3-CH2-CH-CH2OH C2H5CH3-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-OH CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-OH C2H518.852.4630.6014.1225.10 (2) 萜类起泡剂 松油。为松脂、松木和松根的蒸馏产物，重要成分是萜烯醇，结构成为：H3C-CHCCH2H2CCHCCH3CH3OHCH2 其它成分为萜烯和醚类化合物。松油为淡黄色或棕色液体，密度为0.860.94g/cm3。起泡能力较强，一般无捕收性。 二号油。亦称松醇油，以松节油为原料，经水合反映制得，呈黄棕色油状透明液体，密度0.90.915g/ cm3。重要成分为萜烯醇，其余为萜烯类化合物。起泡性能较松油弱，泡沫稍脆，无捕收能力。 樟脑油。由樟树的根、枝、叶蒸馏得到原油，提取樟脑后再分馏得各种樟脑油，分白、红、蓝色三种。其中白色可代替松油作起泡剂，选择性较松油好。 桉叶油。由桉树叶经蒸馏得到，重要成分为桉醇，在桉叶油中含量约占40%50%，桉叶油生成的泡沫脆，选择性好，但用量较大。我国江西、云南、广东、四川一带桉树资源相称丰富。(3) 酯油类O高压法羰基合成丁醇、辛醇时得到大量带支链结构的残液，以浓硫酸为催化剂，使之转化为重要含C4C8支链的酯油。分子式结构通式为RCOR。采用酯油作煤泥浮选的起泡剂，其效果与仲辛醇类似，代号为酯油190。这种药剂的优点是价格低，气味小、毒性低。O 其它酯油起泡剂尚有脂肪酸乙酯。酯油56是烃基C5C6的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5C6）；酯油59是烃基C5C9的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5C9）；B632为苯乙酯油（邻苯二甲酸二乙酯）分子式为：COC2H5COC2H5O4.3.2.4 其它药剂 在煤泥浮选时，除了捕收剂和起泡剂外，还经常使用一些特殊的药剂，来强化其它药剂的作用效果，或直接改变煤泥浮选的行为。 (1) 促进剂。这是一种可以改善捕收剂和起泡剂作用效果的药剂。一般说，促进剂多为表面活性剂，具有杂极性分子结构。多数促进剂自身不是捕收剂和起泡剂，但添加少量的这类药剂后，即可大大提高捕收剂、起泡剂效果，或两者的作用效果，并减少药剂用量。 促进剂可在液液界面吸附，起增溶和乳化作用，也可以在气液界面和固液界面吸附改善起泡性和捕收性。 促进剂改善煤浮选效果的作用机理可通过图3-3-8例子说明，当无促进剂分子作用时，烃类油珠和气泡在煤化限度低的煤粒表面的粘附效果相称差，如（a）所示；加入促进剂之后，阳离子促进剂与带负电荷的煤粒表面产生静电引力，以极性基吸附在煤粒表面的亲水性部位，促进剂分子的非极性基与烃油分子产生烃键缔合作用，从而促进气泡粘附，说明促进剂起了桥链作用。图3-3-8促进剂的作用机 (2) 复合浮选剂。即兼具捕收、起泡两种性能的药剂，煤泥浮选过程中，只需要一种药剂可同时起到捕收剂和起泡剂的作用，简化浮选过程的药剂制度。()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，密度为0.930gcm3，基本组成为烷烃(C9-C15)正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并具有其他成分。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合用于挥发分和细泥含量中档的较难浮煤，捕收性能比MB2强，宜用于我国南方温暖地区；MB2合用于挥发分和细泥含量中档的较易浮煤，宜用于我国北方寒冷地区；MBl2合用于中档细泥含量的难浮煤；MB25合用于中档挥发分的易浮煤，浮选速度快，MB275合用于中档挥发分和细泥含量较高的煤。() 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化物，两者的比例大体力60:40，外观呈棕黄色透明液体，密度为0.85 g/cm3，pH值为6-7。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。() MZ系列浮选剂MZ系列浮选剂是一种具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，其重要组分是C8-C13的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性别。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。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，对于入选可浮性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(特别是粒度组成)，再添加其他捕收剂或起泡剂，即该复合浮选剂捕收能力局限性时，就添加适量的非极性油类，或者起泡能力局限性时，就添加适量的起泡剂。4.3.3 浮选机及辅助设备4.3.3.1 浮选机 浮选机是实现浮选过程的重要设备，浮选效果的好坏，在很大限度上取决浮选机的性能和结构的完善限度。煤用浮选机种类、型号繁多，根据充气方式可以将浮选机分为机械搅拌浮选机和非机械搅拌式浮选机两大类。1机械搅拌式浮选机 凡运用旋转叶轮吸取入空气（或同时从外部压入空气）并进行搅拌，使气泡分散在煤浆中的浮选机统称为机械搅拌式浮选机。由于运营可靠，分选效果好，容易操作调节等优点，在国内外浮选工艺系统中，均得到了广泛的使用。近年来各国在改善浮选机的工作效果、向大型化发展及进行自动控制等方面做了大量的研究工作，研制出不少具有特色的机械搅拌式浮选机。 (1) XJM4型系列浮选机 XJM4型机械搅拌式浮选机是我国70年代初研制成功的一种煤用浮选机，目前在我国选煤厂中广泛使用。XJM6型机械搅拌式浮选机于1983年通过技术鉴定。图3-3-9、3-3-10分别为XJM4型、XJM6型浮选机的结构示意图。它们的技术规格列于表3-3-6中。图3-3-9 XJM4型浮选机结构示意图图3-3-10 XJM6型浮选机结构示意图 XJM型浮选机入料为吸入式，各浮选槽之间用U型管相连，根据工艺规定可采用36个槽组成一组。 该浮选机由浮选槽、搅拌机构、中矿箱、刮泡机构和放矿机构等五部分组成。 搅拌机构是XJM型浮选机的重要部件，其结构如图3-3-11所示，它由固定部分和转动部分组成。固定部分由定子1、套筒2和轴承座3等组成，套筒上装有对称的两根进气管4，管端安有调节阀用以调整充气量。在轴承座和套筒之间设有调节垫6，用以调整叶轮和定子的轴向间隙。转动部分由伞形叶轮定子组7、空心轴8和三角胶带轮9等组成，空心轴上面安装有调节装置，可根据需要安装不同孔径的端板来改变空心轴进气端面的面积，来控制浮选机的充气量、吸浆量及电机功率消耗。 表3-3-6 XJM型浮选机技术规格型号名称XJM4XJM6型式给料方式设计煤浆吸入量（m3/h）单位充气量（m3/m2min）充气均匀系数（%）槽深（mm）叶轮直径（mm）叶轮线速度（m/s）叶轮转速（r/min）搅拌机构电机功率（KW）刮泡器转速（r/min）外形尺寸（长宽高）（mm）设备重（t）浅槽机械搅拌式双侧刮泡吸入式18011.390110050010.239011231270030002500(6槽)15.5(6槽)浅槽机械搅拌式双侧刮泡吸入式3000.81.08191120060010.734017221348032803620(5槽)22.6(5槽)图3-3-11 XJM4型浮选机械搅拌机构示意图 图3-3-12是XJM4型浮选机的叶轮和定子结构的示意图。伞形叶轮由三层组成，叶轮的外围直径为500mm。第一层上部有6块直叶片，用以与定了配合，吸入空气和循环煤浆；该层的下部为6块弧形叶片。第二层是直径350mm的伞形隔板，与第一层之间构成吸气室。第三层是中心有开口的伞形板，浮选机的煤浆由此口吸入，与第二层隔板之间形成吸浆室。第一、三层之间靠近叶轮的外端，由弧形叶片隔开的空间称为混合室。定子运用螺栓连接在套筒上，在它的圆柱面和伞形面上分别开有6个直径为65mm和16个直径为25mm的循环孔，伞形定子外缘有16块与径向呈600的导向叶片，其倾斜方向与叶轮旋转方向一致。图3-3-12 XJM4型浮选机的叶轮、定子示意图 XJM型浮选机具有以下特点： 采用伞形叶轮一定子组。叶轮分为三层，故可同时并且互不干扰地完毕吸入新鲜煤浆、循环煤浆和空气；由于双系统进气，使浮选机有较高的充气量；伞形叶轮上、下层锥角不同，使新鲜煤浆、循环煤浆和空气从叶轮甩出后交叉相遇，有助于气泡矿化。 采用较浅的浮选槽和直径较小、转速较高的叶轮，有助于减少浮选机的功率消耗。 伞形叶轮使矿浆在浮选机内呈“W”形流动。减少叶轮浸入深度，有助于提高充气量、减少功率消耗，避免粗颗粒沉淀，增长气泡粉碎限度。（2）XJM-S型系列浮选机 XJM-4型浮选机单槽容积小，加上部分结构上的不够完善，特别是伞形叶轮下层出口易堵塞，因此已远不能满足选煤厂采用选择性更好的大型浮选机的规定。在改善XJM-4型浮选机的局限性和吸取国外新型浮选机的一些优点基础上，设计出结构合理、浮选效果好，运转可靠，操作维修方便并且能耗低的双层伞形叶轮的XJM-5型系列煤用浮选机。() XJMS型系列浮选机的结构特点XJM-S型系列浮选机保存了XJM-4型浮选机在结构上的一些特点，同时针对在使用中出现的一些问题，借鉴其他浮选机的长处，在结构上作了如下改善： 将原XJM-4型浮选机的三层伞形叶轮改为双层伞形叶轮，取消原下伞轮中的隔板并对叶轮腔高度、叶片高度等参数进行优化，这样既保存了原伞形叶轮浸水深度小、功率消耗较低等优点，又克服了三层伞形叶轮不易加工、叶轮腔易堵塞等问题。将底部中心吸料改善为“假底底吸、周边串料”的底部中心吸料与直流入料混合的入料方式，即大部分入料通过假底