留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

褐煤反浮选试验工艺研究

宁可佳 崔家画 徐宏祥 王鹏辉 雷文杰 黄波 邓久帅

宁可佳, 崔家画, 徐宏祥, 王鹏辉, 雷文杰, 黄波, 邓久帅. 褐煤反浮选试验工艺研究[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(2): 228-236. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.02.011
引用本文: 宁可佳, 崔家画, 徐宏祥, 王鹏辉, 雷文杰, 黄波, 邓久帅. 褐煤反浮选试验工艺研究[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(2): 228-236. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.02.011
Ning Kejia, Cui Jiahua, Xu Hongxiang, Wang Penghui, Lei Wenjie, Huang Bo, Deng Jiushuai. Lignite reverse flotation test process and mechanism[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(2): 228-236. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.02.011
Citation: Ning Kejia, Cui Jiahua, Xu Hongxiang, Wang Penghui, Lei Wenjie, Huang Bo, Deng Jiushuai. Lignite reverse flotation test process and mechanism[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(2): 228-236. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.02.011

褐煤反浮选试验工艺研究

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.02.011
基金项目: 

中央高校基本科研业务费专项资金 2020YQHH02

中国矿业大学(北京)越崎青年学者资助计划 2020QN

详细信息
    作者简介:

    宁可佳(1986—),女,河北承德人,博士生,主要从事废水处理、微细粒浮选等方面的研究工作。Tel:18210181171,E-mail:ningkejia@foxmail.com

    通讯作者:

    徐宏祥(1986—),男,山东东营人,博士,副教授,主要从事微细粒浮选和废水处理方面的教学和研究工作。Tel:010-62339616,E-mail:xuhongxiang001@163.com

  • 中图分类号: TD94

Lignite reverse flotation test process and mechanism

  • 摘要: 以内蒙古宝日希勒的褐煤为研究对象,通过煤泥反浮选试验和正交试验等,分析研究了褐煤的表面特性和浮选特性,探索提高褐煤浮选效果的药剂种类、用量和工艺。试验结果表明:十二胺(DDA)对褐煤的反浮选效果优于十八胺(ODA)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB); 当捕收剂DDA用量为1 400 g/t时,反浮选效率最大为6.89 %,浮选尾煤最低灰分为11.23 %,此时浮选尾煤产率为84.46 %,浮选精煤与浮选尾煤灰分差的最大值为5.25 %; 在DDA用量一定的情况下,当糊精用量为1 600 g/t时,浮选精煤灰分为15.58 %,浮选尾煤灰分为10.77 %,该差值达到4.81 %; DDA用量、糊精用量、仲辛醇用量对浮选尾煤产率的影响均不显著; DDA用量对浮选尾煤灰分的影响很显著,而糊精和仲辛醇用量对浮选尾煤灰分的影响不显著。对褐煤而言,连续多次反浮选工艺可以得到低灰分(10.20 %)、高回收率(达到70 % 以上)的精煤。胺类捕收剂由于其物理吸附和络合物吸附作用,对褐煤中石英、硅酸盐、碳酸盐等矿物质具有较好的捕收作用。在矿浆中,糊精中的氢原子与褐煤表面存在的大量氧、氮等强电负性的原子相互作用,形成作用力较强的氢键,从而在煤粒表面形成亲水薄膜,使得煤粒变得亲水而被抑制。
  • 图  1  反浮选流程

    Figure  1.  Reverse flotation flow chart

    图  2  粒度组成分析

    Figure  2.  Analysis of particle size composition

    图  3  宝日希勒褐煤FT-IR分析结果

    Figure  3.  FT-IR analysis of baorixile lignite

    图  4  褐煤XPS宽幅扫面谱图

    Figure  4.  XPS spectra survey of lignite sample

    图  5  三种捕收剂的反浮选效果对比

    Figure  5.  Comparison of the anti-flotation effect of three collectors

    图  6  糊精用量对反浮选效果的影响

    Figure  6.  Effect of dextrin amount on the anti-flotation effect

    表  1  正交试验因素及水平

    Table  1.   Orthogonal test factors and levels g/t

    水平 因素A 因素B 因素C
    DDA用量 糊精用量 仲辛醇用量
    1 2 000 1 500 100
    2 3 000 2 000 120
    下载: 导出CSV

    表  2  煤样的工业分析和元素分析

    Table  2.   Proximate analysis and elemental analysis of coal sample %

    工业分析 元素分析
    水分 灰分 挥发分 固定碳 Cad Had Oad Nad St,ad
    8.67 12.52 30.59 56.48 63.375 3.636 10.627 0.771 0.401
    下载: 导出CSV

    表  3  小浮沉试验结果

    Table  3.   Test results of small floating and sinking

    密度/(g·cm-3) 产率/% 灰分/% 浮物/% 沉物/%
    累计产率 加权灰分 累计产率 加权灰分
    <1.40 41.90 6.63 41.90 6.63 100.00 11.87
    1.40~1.50 41.08 9.33 82.98 7.96 58.10 15.64
    1.50~1.60 10.65 17.44 93.63 9.04 17.02 30.89
    1.60~1.70 2.29 34.02 95.92 9.64 6.37 53.36
    >1.70 4.08 64.22 100.00 11.87 4.08 64.22
    总计 100.00 11.87
    下载: 导出CSV

    表  4  褐煤样品表面C、N、O三种化学元素的XPS峰值参数

    Table  4.   The parameters of the C、N、O XPS peak for the lignite sample

    参数 原煤
    C1S N1S O1S
    峰高/a.u. 116 701.8 2 989.2 222 964.3
    峰面积/(a.u.·min) 297 528.8 10 189.5 566 423.0
    原子百分数/% 58.68 1.57 39.75
    下载: 导出CSV

    表  5  正交试验结果

    Table  5.   Orthogonal test results

    药剂用量/(g·t-1) 浮选精煤 浮选尾煤 加权灰分/%
    DDA 糊精 仲辛醇 产率/% 灰分/% 产率/% 回收率/% 灰分/%
    2 000 1 500 100 6.38 20.12 93.62 94.47 11.73 12.27
    2 000 1 500 120 9.5 18.87 90.5 91.41 11.64 12.33
    2 000 2 000 100 8.04 18.69 91.96 93.01 11.52 12.10
    2 000 2 000 120 8.89 19.28 91.11 91.90 11.76 12.43
    3 000 1 500 100 11.04 18.95 88.96 90.13 11.37 12.21
    3 000 1 500 120 8.09 19.11 91.91 92.91 11.57 12.18
    3 000 2 000 100 9.52 20.18 90.48 91.88 11.17 12.03
    3 000 2 000 120 14.46 20.42 85.53 87.09 10.92 12.29
    下载: 导出CSV

    表  6  对尾煤产率的直观分析

    Table  6.   Intuitive analysis using floating tail as the indicator

    参数 因素A(DDA) 因素B(糊精) 因素C(仲辛醇)
    水平1平均值 91.797 5 91.247 5 91.255
    水平2平均值 89.220 1 89.770 3 89.762 5
    极差R 2.577 5 1.477 5 1.492 5
    下载: 导出CSV

    表  7  对尾煤产率的方差分析

    Table  7.   Variance analysis using floating tail as the indicator

    变差来源 SSi 自由度f 方差MS 方差比F 方差分析
    因素A(DDA) 13.287 012 5 1 13.287 012 5 2.769 519 576 F0.10(1,4)=4.54
    因素B(糊精) 4.366 012 5 1 4.366 012 5 0.910 043 329
    因素C(仲辛醇) 4.455 112 5 1 4.455 112 5 0.928 615 163
    试验误差 19.190 350 0 4 4.797 587 5 F0.05(1,4)=7.71
    总变差 41.298 487 5 7
    下载: 导出CSV

    表  8  对浮选尾煤灰分的直观分析

    Table  8.   Intuitive analysis using ash of floating tail as the indicator

    参数 因素A(DDA) 因素B(糊精) 因素C(仲辛醇)
    水平1平均值 11.662 5 11.577 5 11.447 5
    水平2平均值 11.257 5 11.342 5 11.472 5
    极差R 0.405 0.235 0.025
    下载: 导出CSV

    表  9  对浮选尾煤灰分的方差分析

    Table  9.   Variance analysis using ash of floating tail as the indicator

    变差来源 SSi 自由度f 方差MS 方差比F 方差分析
    因素A(DDA) 0.328 05 1 0.328 05 8.463 076 427 F0.10(1,4)=4.54
    因素B(糊精) 0.110 45 1 0.110 45 2.849 403 418
    因素C(仲辛醇) 0.001 25 1 0.001 25 0.032 247 662
    试验误差 0.155 05 4 0.038 762 F0.05(1,4)=7.71
    总变差 0.594 80 7
    下载: 导出CSV

    表  10  连续反浮选试验结果

    Table  10.   Results of continuous anti-flotation test  %

    产物 浮选精煤1 浮选精煤2 浮选精煤3 浮选尾煤
    产率 17.22 21.53 13.51 47.74
    灰分 14.06 13.38 11.80 10.20
    回收率 16.91 21.32 13.62 49.00
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈海旭. 我国褐煤燃前脱灰脱水提质现状[J]. 中国煤炭, 2009, 35(4): 98-101. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME200904035.htm

    Chen Haixu. Current situation of lignite deliming dehydration and improving the quality before burning[J]. China Coal, 2009, 35(4): 98-101. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME200904035.htm
    [2] Wang J, He Y, Wen B, et al. Adsorption behavior of surfactants on lignite particles with different densities in aqueous medium[J]. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2017, 53(2): 996-1008. http://www.researchgate.net/publication/317749533_Adsorption_behavior_of_surfactants_on_lignite_particles_with_different_densities_in_aqueous_medium
    [3] Wang S W, Tao X X.Combination of viscosity regulator and frother to enhance low-rank coal flotation performance[J]. Separation Science and Technology, 2017, 52(15): 2463-2472. doi: 10.1080/01496395.2017.1341531
    [4] 耿建纯, 刘文礼. 低阶煤中含氧官能团含量对浮选吸附概率的影响规律[J]. 矿业科学学报, 2016, 1(3): 284-290. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract39.shtml

    Geng Jianchun, Liu Wenli. Effect of oxygen-containing functional groups on the attachment probability of low rank coals in coal flotation[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2016, 1(3): 284-290. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract39.shtml
    [5] 徐宏祥, 汪竞争, 宁可佳, 等. 浓盐水对煤泥水的稳定性影响及沉降作用研究[J]. 矿业科学学报, 2020, 5(4): 467-474. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract312.shtml

    Xu Hongxiang, Wang Jingzheng, Ning Kejia, et al. Effect of concentrated brine on coal slurry stability and sedimentation[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2020, 5(4): 467-474. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract312.shtml
    [6] 黄波, 刘国伟, 封萍, 等. 阳离子对十二烷基硫酸钠起泡性能及界面性质的影响[J]. 矿业科学学报, 2018, 3(1): 76-83. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract124.shtml

    Huang Bo, Liu Guowei, Feng Ping, et al. Influence of cations on foaming characteristics and interfacial properties of sodium dodecyl sulfate[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2018, 3(1): 76-83. http://kykxxb.cumtb.edu.cn/CN/abstract/abstract124.shtml
    [7] 杨阳. 低阶煤浮选的试验研究[J]. 煤炭工程, 2013, 45(3): 105-107. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MKSJ201303037.htm

    Yang Yang. Experiment study on floatation of low rank coal[J]. Coal Engineering, 2013, 45(3): 105-107. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MKSJ201303037.htm
    [8] 程宇. 低阶煤浮选试验研究[J]. 选煤技术, 2015(3): 1-3, 7. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS201503002.htm

    Cheng Yu. Experimental study on low-rank coal flotation[J]. Coal Preparation Technology, 2015(3): 1-3, 7. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS201503002.htm
    [9] 罗云箫, 王永田, 田全志, 等. 低阶煤煤泥浮选试验研究[J]. 煤炭技术, 2016, 35(10): 300-302. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTJS201610120.htm

    Luo Yunxiao, Wang Yongtian, Tian Quanzhi, et al. Study on flotation of low-rank coalslime[J]. Coal Technology, 2016, 35(10): 300-302. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTJS201610120.htm
    [10] 毛玉强, 夏文成, 卜祥宁, 等. 超声波强化褐煤浮选及其作用机制探讨[J]. 煤炭学报, 2017, 42(11): 3006-3013. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201711028.htm

    Mao Yuqiang, Xia Wencheng, Bu Xiangning, et al. Discussion on ultrasonic enhanced lignite flotation and its action mechanism[J]. Journal of Coal Industry, 2017, 42(11): 3006-3013. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201711028.htm
    [11] 杨曌, 陈松降, 陶秀祥, 等. 胜利褐煤的改性油泡浮选机理[J]. 煤炭学报, 2018, 43(3): 824-830. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201803026.htm

    Yang Zhao, Chen Songjiagn, Tao Xiuxiang, et al. Mechanism of modified-oily-bubble flotation of Shengli lignite[J]. Journal of China Coal Society, 2018, 43(3): 824-830. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201803026.htm
    [12] 李永改, 陈建中, 沈丽娟. 低阶煤反浮选试验研究[J]. 中国煤炭, 2016, 42(8): 73-77. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME201608021.htm

    Li Yonggai, Chen Jianzhong, Shen Lijuan. Experiment research on reverse flotation of subbituminous coal[J]. China Coal, 2016, 42(8): 73-77. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME201608021.htm
    [13] 黄剑, 雷文杰. 褐煤分选方法分析[J]. 选煤技术, 2013(3): 82-85. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS201303026.htm

    Huang Jian, Lei Wenjie. Analysis of separation method of lignite[J]. Coal Preparation Technology, 2013(3): 82-85. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS201303026.htm
    [14] 樊民强, 杨红丽, 徐宇霞, 等. 煤泥反浮选试验研究[J]. 选煤技术, 2001(4): 6-7. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS200104002.htm

    Fan Minqiang, Yang Hongli, Xu Yuxia. Experimental study on reverse flotation of coal slime[J]. Coal Preparation Technology, 2001(4): 6-7. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XMJS200104002.htm
    [15] 瞿望. 锡林浩特褐煤反浮选试验研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2014.
    [16] 赵孟浩, 张守玉, 郑红俊, 等. 低阶煤中含氧官能团干燥前后的演变规律[J]. 煤炭学报, 2016, 41(2): 483-489. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201602029.htm

    Zhao Menghao, Zhang Shouyu, Zheng Hongjun, et al. Transition of the oxygen-containing functional groups of low rank coal during drying process[J]. Journal of China Coal Society, 2016, 41(2): 483-489. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201602029.htm
    [17] Xia W C, Ni C, Xie G Y.Effective flotation of lignite using a mixture of dodecane and 4-dodecylphenol(ddp)as a collector[J]. International Journal of Coal Preparation and Utilization, 2016, 36(5): 262-271.
    [18] 耿琳琳, 杨润全, 王豪, 等. 动力煤反浮选的试验研究[J]. 中国煤炭, 2014, 40(7): 95-99. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME201407027.htm

    Geng Linlin, Yang Runquan, Wang Hao, et al. Study on reverse flotation experiment of powder coal[J]. China Coal, 2014, 40(7): 95-99. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGME201407027.htm
    [19] 沈亮, 王怀法. 动力煤反浮选试验研究[J]. 煤炭学报, 2015, 40(S2): 464-470. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB2015S2023.htm

    Shen Liang, Wang Huaifa. Experimental study on reverse flotation of steam coal[J]. Journal of China Coal Society, 2015, 40(S2): 464-470. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB2015S2023.htm
    [20] Ni C, Bu X, Xia W C, et al. Improving lignite flotation performance by enhancing the froth properties using polyoxyethylene sorbitan monostearate[J]. International Journal of Mineral Processing, 2016, 155: 99-105. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301751616301673
    [21] Zhang H J, Liu J, Cao Y, et al. Effects of partical size on lignite reverse flotation kinetics in the presence of sodium chloride[J]. Powder Technology, 2013, 246: 658-663. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032591013004427
  • 加载中
图(6) / 表(10)
计量
  • 文章访问数:  274
  • HTML全文浏览量:  175
  • PDF下载量:  16
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-18
  • 修回日期:  2020-11-03
  • 刊出日期:  2021-04-07

目录

    /

    返回文章
    返回