洗煤厂浮选药剂的选择和使用
浮选药剂的作用及分类
煤泥分选技术很多，但是就目前国内外的发展水平而言，浮游选煤技术仍是精选细粒煤泥最有效的方法。浮选药剂对改善浮选系统中气、液、固三相的性质，主要是改善气相性质，使产生的气泡大小、数量、寿命、升浮速度等都能满足浮选要求；改变矿物的表面性质，使其更利于与气泡粘附而上浮，调整矿物的表面性质、矿物与其他物质的作用以及调整矿浆的性质，变不能浮矿物为可浮，使能浮的矿物更好浮或将暂时不浮的矿物先抑制，然后再活化、浮选，并提高浮选选择性和浮选速度起着十分重要的作用。浮选结果的好坏，浮选药剂是重要的因素。
在煤泥浮选过程中所使用的药剂称为浮选药剂。煤泥浮选是依据煤和矸石颗粒表面润湿性或疏水性的差异而实现的分选过程。亦是煤炭在气液固三相体系中完成的复杂的物理化学过程；其实质是疏水的矿物粘附在气泡上，亲水的矸石等矿杂物留在水中，从而实现彼此的分离。浮选药剂的作用主要是提高煤表面疏水性和煤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，使煤粒有选择地粘着气泡而上浮。因此在调节煤与矿物杂质的表面性质，提高煤的浮选速度和选择性等方面，浮选药剂起着极为重要的作用。显然，煤和矸石颗粒间的疏水性差别越大，分选越精确、浮选指标越好。所以在煤泥浮选过程中使用浮选剂的目的之一，就是为了增大煤和矸石颗粒间疏水性的差异。通常按照药剂在浮选过程中的用途或所起的作用进行分类。
1、捕收剂：这类药剂可提高煤表面的疏水性和煤粒在气泡上粘着的牢固度。在煤泥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，占煤泥浮选捕收剂的80%～90%。国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品，主要是煤油、轻柴油，还有一些人工合成的非极性烃类油捕收剂，如我国的FS201、ZF浮选剂等。此外还有一些其他工业副产品。
2、起泡剂：这类药剂能促使空气在矿浆中分散成大量气泡（气液界面），增加气泡稳定性和非极性药剂乳化分散度等。属于这类药剂的是各种有机表面活性物质，如脂肪酸等。
3、调整剂（抑制剂）：广义而言，浮选过程所使用药剂除捕收剂和起泡剂以外均可称为调整剂。这类药剂可调整矿浆或矿物表面的性质，能消除或减少有害杂质的不良影响。属于这类药剂的有硅酸钠、硫酸亚铁、石灰、和淀粉等。醇类对细泥具有胶溶或润湿作用，能阻止泥质物在煤粒表面粘附，也算是调整剂。上述药剂分类是按其基本作用而划分的。在生产实践中，由于各种药剂的组成或药剂分子结构的影响，有些药剂不只具有一种作用，通常还兼有其他作用。
如何选择浮选药剂
根据煤泥浮选生产过程的特点，选择浮选药剂的基本原则如下：
1、在选择药剂时，要分析所处理煤泥的可浮性以及变质程度、粒度组成、所含杂质的种类和性质、煤的氧化程度等。它们不但决定所用药剂的种类，而且还影响着药剂的用量。如在浮选氧化较深的煤泥时，同时使用非极性和杂极性药剂往往能取得较好的效果。
2、所用药剂应对人体无害。对人的呼吸器官、眼睛、皮肤无强烈刺激和不良影响。
3、所选药剂要使浮选过程具有较好的选择性和较大的浮选速度，以便获得较高质量的泡沫产品和较大的浮选生产能力。
4、选择药剂，特别在选择起泡剂时，要注意所形成泡沫的性质，为浮选泡沫产品的过滤脱水创造有利条件。如泡沫层粘性太大或气泡过于稳定都不利于泡沫产品的过滤脱水。
5、由于煤泥浮选处理量大，药剂消耗量多，因此所用药剂应是：
（1）单位耗量低，经济合算。（2）药剂成分组成稳定，含杂质少。（3）就近取材，且供应有保障。（4）不含污染环境的有毒性物质。
生产实践证明，捕收剂和起泡剂同时使用是必要的。很难找到一种在捕收性能和起泡性能两方面同时符合要求的药剂，因而两种或两种以上的药剂同时使用，常可取得较好的浮选效果。
3 药剂的使用
3.1 药剂制度的确定
浮选能否进行并得到满意指标，很大程度上取决于浮选的药剂制度。药剂制度是煤泥浮选过程中使用的浮选剂种类、用量、加药地点和加药方式的总称。
3.1.1 药剂及其用量的确定
在煤泥浮选中，一般只使用两种药剂，一种是改善煤粒表面疏水性的捕收剂，另一种则是降低液气界面张力的起泡剂。药剂的选择主要取决于煤泥的性质及其所含杂质的种类和数量。浮选易浮煤时，对捕收剂浮选活性的要求可以低些，但浮选表面疏水性差的煤时（如：氧化煤），就必须使用浮选活性高的药剂。对于高灰分细泥含量高的煤泥，就应选择具有良好选择性的药剂，必要时还需添加调整剂。起泡剂的选择应视煤泥中所含高灰分细泥的数量及浮选机的充气情况而定。对高灰分细泥含量高的煤泥，不宜采用起泡率高、气泡直径小、寿命长的起泡剂，以便于二次富集，减少高灰分细泥被气絮团机械夹带，提高浮选的选择性。在浮选粗粒含量高的煤泥时，宜采用起泡率高、气泡直径小、寿命长的起泡剂，这有助于颗粒与气泡间的固着。
从药剂的作用机理知道，用药适量非常重要，用量过少，影响精煤的回收；用量过大，会造成不必要的浪费，使气泡矿化的选择性下降，精煤质量降低。合理的用药量主要取决于原煤的性质和药剂的性能。中等煤化程度的煤比煤化程度深和浅的煤用量少，氧化程度高的煤用药量大。原料中粗粒含量多的煤，其用药量也相对要大[2]。
3.1.2 合理添加浮选药剂
生产中，加药顺序一般是先加抑制剂和调整剂，再加捕收剂，最后加起泡剂。如果原料中有相当部分疏水性较好的煤粒能自然地粘附在气泡上而优先浮出时，可先加部分起泡剂来回收这些高质量精煤，然后再加捕收剂以回收其他的精煤颗粒。
通常的加药方式有两种：一次加药或分段加药。一次加药是把药剂全部加到
搅拌桶内。这种加药方式操作方便，可以提高浮选速度。但缺点是降低了气泡矿化的选择性，尤其在浮选机的第一室，由于药剂浓度太大，会使高灰分颗粒浮出。如果药剂分散不好，也会使药剂未能充分发挥其作用就被刮出，而后几室就会感到药量不足。一般在煤泥粒度组成较均匀时，方采用一次加药。对于易浮煤，为了增加浮选作业的处理能力而提高浮选速度时，也可采取一次加药。其他情况下，均采用分段加药，特别是细泥含量较高时更应如此。分段加药时将药剂分成几份，分别加到搅拌桶和浮选机各室中。这种加药方式能保证精煤的质量，改善浮选泡沫产品的脱水效果，充分发挥药剂的作用，并能有效地控制和调整煤泥的浮选速度。
加药地点主要取决于煤粒与药剂的接触时间，必要的接触时间要保证药剂能附着在煤粒表面上，它决定于药剂的性能和原料的性质等因素。
由于非极性油类捕收剂极难溶于水，在矿浆中经强烈搅拌呈乳化油滴形式存在，所以需较长时间才使药剂与煤粒表面接触和附着。将药剂加入矿浆后，需搅拌几分钟，以使药剂与煤粒充分接触后再给入浮选机。通常非极性油类捕收剂的大部分要加到搅拌桶中，其余部分根据需要加到各个浮选室中。对于杂极性起泡剂，因其有一定的溶解度，在水中分散较好，被气泡表面吸附较快，因此接触时间可短些。起泡剂大部分加入浮选机中，少量加入搅拌桶中。另外，煤化程度深或浅的煤、氧化程度深的煤和粗粒煤等均需较长的接触时间[3]。
3.2 药剂的使用
3.2.1 药剂的乳化
由于非极性油类捕收剂难溶于水，所以为促进油类药剂的分散，充分发挥药剂的效能，使用前先将药剂乳化较为有利。药剂乳化的方法很多，如超声波乳化，使用乳化剂乳化等。我国一些选煤厂主要采用喷射水流乳化油类药剂[4]。 3.2.2 起泡剂用量不同时在泡沫层中的现象
用量适当的情况下，从前室往后室泡沫层的厚度顺序变薄，泡沫富有弹性且稳定性合适，泡沫被刮到泡沫槽后能及时破灭。
用量较多时，将出现下列现象：
（1）各室泡沫层变厚，气泡变小，水膜带油光。（2）泡沫坚韧、富有弹性，泡沫含水多，以手接取刮出的泡沫，甩掉后手不沾煤。（3）泡沫发粘，刮入泡沫槽后也不破灭，泡沫中多是煤尘和细粒。
用量较小时，将看到下列现象：
（1）各室泡沫层变薄，夹有大气泡。（2）泡沫发脆、易破灭、不易被刮出。
以上这些现象与原料的粒度组成和起泡剂的性能有密切关系。如细粒含量多或起泡剂粘性较大时，泡沫层的粘性表现尤为突出。 3.2.3 捕收剂用量不同时在泡沫层中的现象
捕收剂对泡沫层结构的影响不如起泡剂明显，但是当捕收剂用量不合适时，依然能够在泡沫层中反映出来。
用量过多时可以看到：
（1）泡沫层中，特别是气泡接缝处可见到小油珠。（2）泡沫层致密、发粘、泡沫带煤多，但也含有较多的泥质物。（3）用手攥泡沫，煤水分离清楚，泡沫刮出有沙沙声。
用量较少时将会看到：
（1）泡沫光滑，前室泡沫层含煤较少。（2）后室浮起的多是细粒煤，粗粒煤几乎全部流失于尾矿中。
在浮选过程中，药剂用量的调整最终是为了保证获得理想的产品指标。对药剂的调整必须做到及时、谨慎、准确。也就是说，在进行每一次药剂调整时，必须做到发现问题及时，分析判断正确，调整药剂量准确。为此，除了要求浮选工应具有根据油流判断加油量大小的能力外，还要养成测定加油量的习惯。在油量调整前后都应进行加油量测定，做出记录，以便分析对比防止盲目的调整，这样才能从药剂制度方面保证减少产品指标波动。在制定药剂制度规程时，应规定各加油点药剂添加量范围，这对于捕收剂的使用尤其必要[5]。
结语
浮选药剂的选择和使用是提高煤泥浮选效果最重要的环节之一。当浮选易浮煤时，可以选择浮选活性略低些的捕收剂，但浮选表面疏水性差的煤时，应使用浮选活性高的药剂。对于分选细泥含量高的煤泥，就应选择具有良好选择性的药剂，必要时还需添加调整剂。起泡剂的选择应视煤泥中所含高灰分细泥的数量及浮选机的充气情况而定。对细泥含量高的煤泥，不宜采用起泡率高、气泡直径小、寿命长的起泡剂，以便减少细泥被泡沫层机械夹带，提高浮选的选择性。在浮选粗粒含量高的煤泥时，宜采用起泡率高、气泡直径小、寿命长的起泡剂，这有助于颗粒与气泡间的固着。
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