·300· 工程科学学报，第38卷，第3期 且微细粒含量不断增加，据调查，部分选煤厂中微细粒 1.2实验方法 级物料(-45m)占到浮选入料的60%~80%以上： 选择性絮凝产生絮体的粒径分布测试使用Micro-- 焦煤与肥煤是我国稀缺煤种，在分选过程中灰分在 trac S3500激光粒度分析仪.用去离子水配制80gL1 35%左右的中煤产率约占20%以上，成为稀缺煤二次 矿浆，超声分散3min.向激光粒度分析仪的进样器中 资源，其深度脱硫降灰也需碎磨至较细粒度（达-20 加入100mL质量浓度为12mgL-1PAMA401溶液，将 m)四：再者，随着洁净煤技术的发展，煤岩组分分离 超声分散后的矿浆逐步加入进样器至激光粒度分析仪的 等精细分选加工同样面临选别粒度微细化的难题四 检测浓度范围，调节进样蠕动泵在较低的流动速度下搅 选择性絮凝浮选是针对因微细粒矿物颗粒质量小，难 拌循环l0min后，每隔1min采集絮体的粒度分布数据. 以克服矿化能垒从而实现有效分选这一缺陷同，添加 采用尼高力公司Thermo Nicolet380用来进行样 高分子絮凝剂选择其中一种组分进行絮凝，其余组分 品的红外光谱分析测试以分析样品的官能团.称取2g 呈分散状态，使用常规浮选将絮体分离，其中絮凝剂的 超低灰精煤或高岭石样品置入烧杯，加入一定浓度的 选择性是决定选择性絮凝浮选效果的关键因素之一 PAMA40I溶液充分搅拌3h后过滤，用去离子水洗涤 设备简单且成本低廉的絮凝浮选在处理微细粒煤泥特 2次，样品在真空干燥箱内60℃以下烘干.取样品2 别是高灰难选煤泥方面具有较强的生命力，在国内外 mg与300 mg KBr混合，在玛瑙研钵中研磨至-2μm, 已有较多的实验室成果报道4，煤泥选择性絮凝浮 在30~40MPa的压力下压片.扫描范围为4000~400 选常用聚丙烯酰胺作絮凝剂，聚丙烯酰胺的活性基团 cm,频率为64，扫描步长为4cm.样品分析时扣除 吸附在颗粒表面，通过架桥作用形成絮团，其在颗粒表 背景值和空气的影响. 面的吸附将改变颗粒的表面润湿性能，进一步影响浮 用Washburn动态法测定PAMA401作用前后的 选分离.然而，国内外相关研究较少报道絮凝剂对颗 超低灰精煤以及高岭石的润湿性，具体方法参见文献 粒的表面改性及颗粒粒度选择性增大对浮选带来的有 0112],此处不再一一列出. 利或不利影响.此外，煤中杂质矿物总量的60%~ 按照GB/T4757一-2013进行浮选速度实验，实验 80%为黏土类矿物，而高岭石是主要的黏土矿物0 重复2次.选择性絮凝浮选速度实验条件为：絮体搅 本文以微细粒级的超低灰精煤和高岭石为研究对象， 拌强度为l000r·min,搅拌时间为5min.捕收剂0 柴油用量为700gt,起泡剂仲辛醇用量为100gt, 通过邀光粒度分析仪测试低分子量阴离子型聚丙烯酰 胺(PAMA401)作用对煤及高岭石絮体行为粒径分布 PAMA401用量为5gt,分散剂六偏磷酸钠用量为 2000gt-,浮选质量浓度100gL,充气量为0.25m3· 的影响，量化评价PAMA401的选择性，进行吸附前后 h,浮选转速1800r·min.常规浮选速度实验所用 样品的红外光谱分析分析，通过Washburn动态法考察 捕收剂为0柴油，其用量为1000g1,起泡剂为仲辛 PAMA401作用对超低灰精煤及高岭石表面润湿性的 醇，其用量为100g·t,分散剂六偏磷酸钠用量为 影响，并通过煤泥浮选速度实验以及选择性絮凝浮选 2000g1,其他条件与前一致.分选选择性评价指标 速度实验验证聚丙烯酰胺的作用效果. K国由可燃体回收率和煤中灰分去除率共同决定，K 实验 1 值越高，分选选择性越好.计算公式如下： K=入(A。-A)/A (1) 1.1样品制备 式中：K为选择性系数：A,是原煤入料灰分质量分数；A 取钱家营选煤厂+13mm的精煤，按照GB/T 是精煤灰分质量分数：入为可燃体回收率，入=p(1- 478一2008进行大浮沉实验获得-1.3gcm3的浮物 A)/(1-A),其中p为精煤产率 产品，其灰分为2.6%，用去离子水冲洗浮物产品，直 至冲洗水中无C1ˉ残留，放入真空干燥箱中恒温70℃ 2结果与讨论 干燥2h.该超低灰精煤经颚式破碎机破碎到-1mm,2.1表观粒径 然后置于氧化锆内衬的QHM-2立式超细搅拌磨机中 累积粒度分布达到10%、50%和90%时所对应的 进行干磨，制得的超低灰精煤保存在真空干燥器中. 粒径分别用d。do和do表示，微细颗粒越多则d。数 煤系高岭石取自河南永城，结晶度较好，有序化程度 值越小，大颗粒越多则山o数值越大，颗粒的平均粒度 高，纯度大于90%.用于浮选实验的煤泥样品取自钱 则可以通过do粗略反应4.超低灰精煤与高岭石 家营矿的浮选中煤，灰分为32.3%，经氧化锆内衬的 样品的d。分别为4.00μm和2.07um,do分别为 超细搅拌磨机磨至-45μm占87.3%.根据前期研 16.20μm和21.34m,d分别为31.71μm和44.64 究，选取低相对分子质量阴离子型聚丙烯酰胺 μm,两样品的细度相当.测试搅拌循环时间对煤和高 (PAMA401)为本次研究的絮凝剂. 岭石絮体表观粒径d。、do和do的影响，结果见图1.工程科学学报，第 38 卷，第 3 期 且微细粒含量不断增加，据调查，部分选煤厂中微细粒 级物料( － 45 μm) 占到浮选入料的 60% ～ 80% 以上; 焦煤与肥煤是我国稀缺煤种，在分选过程中灰分在 35% 左右的中煤产率约占 20% 以上，成为稀缺煤二次 资源，其深度脱硫降灰也需碎磨至较细粒度( 达 － 20 μm) ［1］; 再者，随着洁净煤技术的发展，煤岩组分分离 等精细分选加工同样面临选别粒度微细化的难题［2］． 选择性絮凝浮选是针对因微细粒矿物颗粒质量小，难 以克服矿化能垒从而实现有效分选这一缺陷［3］，添加 高分子絮凝剂选择其中一种组分进行絮凝，其余组分 呈分散状态，使用常规浮选将絮体分离，其中絮凝剂的 选择性是决定选择性絮凝浮选效果的关键因素之一． 设备简单且成本低廉的絮凝浮选在处理微细粒煤泥特 别是高灰难选煤泥方面具有较强的生命力，在国内外 已有较多的实验室成果报道［4--9］，煤泥选择性絮凝浮 选常用聚丙烯酰胺作絮凝剂，聚丙烯酰胺的活性基团 吸附在颗粒表面，通过架桥作用形成絮团，其在颗粒表 面的吸附将改变颗粒的表面润湿性能，进一步影响浮 选分离． 然而，国内外相关研究较少报道絮凝剂对颗 粒的表面改性及颗粒粒度选择性增大对浮选带来的有 利或不利影响． 此外，煤中杂质 矿 物 总 量 的 60% ～ 80% 为黏土类矿物，而高岭石是主要的黏土矿物［10］． 本文以微细粒级的超低灰精煤和高岭石为研究对象， 通过激光粒度分析仪测试低分子量阴离子型聚丙烯酰 胺( PAM A401) 作用对煤及高岭石絮体行为粒径分布 的影响，量化评价 PAM A401 的选择性，进行吸附前后 样品的红外光谱分析分析，通过 Washburn 动态法考察 PAM A401 作用对超低灰精煤及高岭石表面润湿性的 影响，并通过煤泥浮选速度实验以及选择性絮凝浮选 速度实验验证聚丙烯酰胺的作用效果． 1 实验 1. 1 样品制备 取钱 家 营 选 煤 厂 + 13 mm 的 精 煤，按 照 GB/T 478—2008 进行大浮沉实验获得 － 1. 3 g·cm － 3 的浮物 产品，其灰分为 2. 6% ，用去离子水冲洗浮物产品，直 至冲洗水中无 Cl － 残留，放入真空干燥箱中恒温 70 ℃ 干燥 2 h． 该超低灰精煤经颚式破碎机破碎到 － 1 mm， 然后置于氧化锆内衬的 QHJM--2 立式超细搅拌磨机中 进行干磨，制得的超低灰精煤保存在真空干燥器中． 煤系高岭石取自河南永城，结晶度较好，有序化程度 高，纯度大于 90% ． 用于浮选实验的煤泥样品取自钱 家营矿的浮选中煤，灰分为 32. 3% ，经氧化锆内衬的 超细搅拌磨机磨至 － 45 μm 占 87. 3% ． 根据前期研 究［4］，选 取 低 相 对 分 子 质 量 阴 离 子 型 聚 丙 烯 酰 胺 ( PAM A401) 为本次研究的絮凝剂． 1. 2 实验方法 选择性絮凝产生絮体的粒径分布测试使用 Micro￾trac S3500 激光粒度分析仪． 用去离子水配制 80 g·L － 1 矿浆，超声分散 3 min． 向激光粒度分析仪的进样器中 加入 100 mL 质量浓度为 12 mg·L － 1 PAM A401 溶液，将 超声分散后的矿浆逐步加入进样器至激光粒度分析仪的 检测浓度范围，调节进样蠕动泵在较低的流动速度下搅 拌循环10 min 后，每隔1 min 采集絮体的粒度分布数据． 采用尼高力公司 Thermo Nicolet 380 用来进行样 品的红外光谱分析测试以分析样品的官能团． 称取2 g 超低灰精煤或高岭石样品置入烧杯，加入一定浓度的 PAM A401 溶液充分搅拌 3 h 后过滤，用去离子水洗涤 2 次，样品在真空干燥箱内 60 ℃ 以下烘干． 取样品 2 mg 与 300 mg KBr 混合，在玛瑙研钵中研磨至 － 2 μm， 在 30 ～ 40 MPa 的压力下压片． 扫描范围为 4000 ～ 400 cm － 1 ，频率为 64，扫描步长为 4 cm － 1 ． 样品分析时扣除 背景值和空气的影响． 用 Washburn 动态法测定 PAM A401 作用前后的 超低灰精煤以及高岭石的润湿性，具体方法参见文献 ［11--12］，此处不再一一列出． 按照 GB/T 4757—2013 进行浮选速度实验，实验 重复 2 次． 选择性絮凝浮选速度实验条件为: 絮体搅 拌强度为 1000 r·min － 1 ，搅拌时间为 5 min． 捕收剂 0# 柴油用量为 700 g·t － 1 ，起泡剂仲辛醇用量为 100 g·t － 1 ， PAM A401 用量为 5 g·t － 1 ，分散剂六偏磷酸钠用量为 2000 g·t － 1 ，浮选质量浓度 100 g·L － 1 ，充气量为 0. 25 m3 · h － 1 ，浮选转速 1800 r·min － 1 ． 常规浮选速度实验所用 捕收剂为 0# 柴油，其用量为 1000 g·t － 1 ，起泡剂为仲辛 醇，其用量 为 100 g·t － 1 ，分 散 剂 六 偏 磷 酸 钠 用 量 为 2000 g·t － 1 ，其他条件与前一致． 分选选择性评价指标 K［13］由可燃体回收率和煤中灰分去除率共同决定，K 值越高，分选选择性越好． 计算公式如下: K = λ( A0 － A) /A0 ． ( 1) 式中: K 为选择性系数; A0是原煤入料灰分质量分数; A 是精煤灰分质量分数; λ 为可燃体回收率，λ = p( 1 － A) /( 1 － A0 ) ，其中 p 为精煤产率． 2 结果与讨论 2. 1 表观粒径 累积粒度分布达到 10% 、50% 和 90% 时所对应的 粒径分别用 d10、d50 和 d90 表示，微细颗粒越多则 d10 数 值越小，大颗粒越多则 d90数值越大，颗粒的平均粒度 则可以通过 d50粗略反应［14--15］． 超低灰精煤与高岭石 样品 的 d10 分 别 为 4. 00 μm 和 2. 07 μm，d50 分 别 为 16. 20 μm 和 21. 34 μm，d90 分别为 31. 71 μm 和 44. 64 μm，两样品的细度相当． 测试搅拌循环时间对煤和高 岭石絮体表观粒径 d10、d50和 d90的影响，结果见图 1． ·300·