关键词: 絮凝剂; 浮选; 分子量; 微细粒

                 随着机械化采煤的发展以及煤炭资源地质条件的恶化，煤 泥 的 粒 度 逐 渐 减 小，极 细 煤 泥 含 量 ( － 74 μm的煤泥) 增大。一些选煤厂 － 0． 5 mm 的 煤泥占入厂原煤量 30% 左右，其中 － 74 μm 的含量占浮选入料量 60% 以上［1］，有的甚至高达 90% ，细 粒煤分选的问题已经日趋严峻。浮选是细粒煤泥分选的有效方法之一，但是夏灵勇等人［2］发现随着细 粒级煤含量的增多，可燃体回收率会下降，精煤灰分 升高。在浮选过程中，细粒煤泥粘附在煤粒表面发 生细泥罩盖，细泥罩盖会阻碍煤粒与气泡之间的粘附，从而导致精煤产率较低。所以，用一般的浮选方法处理的效果往往不够理想，絮凝浮选是处理微细 粒矿物回收的有效办法之一。 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，来改善矿物表面的性质，然后浮选出某些组分， 是一种理想的极细粒煤泥的分选方法。蔡璋等人［3］ 对大武口 － 1． 5 mm 煤样进行絮凝浮选发现在适当 的条件下可以得到灰分小于 3% 的精煤，可燃体回收率达到 90% ． 樊金串等人［4］对马兰选煤厂煤样进行絮凝浮选试验发现 PAM 可明显提高浮选速率和 精煤产率，并达到节省捕收剂用量的作用。邹文杰等人［5］对钱家营的 + 13 mm 的精煤分析发现，与常 规浮选相比，选择性絮凝浮选实验的浮选速率较大， 且选择性较高。田全志等人［6］对絮凝浮选继续进行研究发现，随着 PAM 用量的增加，浮选的速率明显加快，可以明显节省捕收剂的用量。王辉［7］发现絮凝浮选有一定的粒度要求，比较适合微细粒含量较 多的浮选。沙杰等人［8］发现在絮凝剂加入之前加入 捕收剂更加利于浮选。谢登峰［9］利用选择性絮凝 － 浮选法制备超纯煤能可得到精煤灰分为1． 29% ，产 率为 41． 26% 的超纯煤。

                  在以上研究的基础之上，文章通过选择不同种 类的聚丙烯酰胺( PAM) 作为絮凝剂，针对同一煤样来探究不同的絮凝剂种类对浮选实验的影响。从而 得出最适合生产的絮凝剂种类，探究絮凝剂用量与 浮选效果之间的关系，从而为指导实践生产提供理 论知识。

                    1 试验材料与方法

                    1． 1 试验材料

                   以唐山矿 － 0． 5 mm 的浮选入料作为试验对象， 其灰分为26． 25% ． 将煤样在40 ℃下烘干，将烘干后的煤样按照国家标准 GB /T 477 － 2008《煤炭筛分试 验方法》进行筛分试验，其结果如表 1 所示。

                    从表 1 中可以看出，－ 0． 074 mm 粒级的产率达到51． 92% ，灰分为 73． 34% ，其中 － 0． 045 mm 粒级 的产率为 41． 87% ，灰分为 34． 73% ． 细粒煤的产率 以及灰分均较高，说明煤样中含有较多的高灰细泥， 这部分高灰细泥在浮选过程中容易发生细泥夹带与罩盖，使得浮选效果恶化。

选用氯化锌溶液为浮沉介质进行其密度的分析，试验过程严格按照国家标准 GB /T 478 － 2008 《煤炭浮沉试验方法》进行，煤样的密度组成结果如 表 2 所示。由表 2 可以看出，主导密度级为 1． 40 ～ 1． 50 g /cm3，其含量为 24． 40% ，灰分为 15． 79% ; + 1． 80 g /cm3 密 度 级 的 含 量 为 17． 73% ，灰 分 为76． 01% ，在分选过程中，尽量减小高密度级对低密 度级的污染是分选出合格精煤的前提。

                     1． 2 试验方法与药剂

                      试验装置: 振筛机的标准筛直径为 200 mm，孔 径为 0． 5 mm、0． 25 mm、0． 125 mm、0． 074 mm 和 0． 045 mm( 筛底和筛盖) 、搪瓷盆、烧杯、密度计、干燥箱、台秤、托盘天平、捞勺、物料盆、重液桶、煤泥 桶、网底桶、移液管、天平、玻璃棒等。 捕收剂: 柴油; 起泡剂: 仲辛醇; 煤样: － 0． 5 mm 浮选入料煤; 絮凝剂: 分子量为 1 200 万的阴离子、阳 离 子、非 离 子 的 聚 丙 烯 酰 胺 以 及 分 子 量 为 1 400 万、1 200 万、1 000 万、700 万和 600 万的聚丙烯酰胺。

                       絮凝浮选是在浮选过程中加入不同种类的絮凝剂，并按照 GB /T 4757 － 2013《煤粉( 泥) 实验室单元浮选试验方法》进行煤泥浮选试验。利用 0． 5 LXFD机械搅拌式浮选机中进行试验，其试验流程如下: 将 矿浆放置至浮选槽中进行搅拌，搅拌时间为 2 min，搅拌转速为 1 800 r/min，搅拌后在主轴周围加入捕收剂，搅拌 1 min，向主轴周围小心滴絮凝剂，搅拌2 min后，加入起泡剂，搅拌 30 s 后开启充气阀门，开 动刮板刮泡，刮泡时间为 3 min。对浮选后的精煤和 尾煤进行过滤、干燥和称重。浮选参数和药剂制度 分别为: 充气量 0． 25 m3 /( m2·min) ，矿浆浓度固定 为 40 g /L，起泡剂用量固定为 75 g /t，捕收剂用量为 800 ～ 1 400 g /t，絮凝剂用量为 1 ～ 5 mL。 浮选效果评价指标采用精煤产率、精煤灰分和 可燃体回收率( η，% ) ，可燃体回收率计算方法如下:

                      式中: Ay 为原煤灰分，% ; γy 为原煤产率，% ; Aj 为精煤灰分，% ; γi 为精煤产率，% ．

                      2 结果与讨论 

                      2． 1 捕收剂用量对煤泥浮选的影响

在矿浆浓度为 40 g /L 的条件下，捕收剂用量选用 800 g /t、1 000 g /t、1 200 g /t 和 1 400 g /t 对煤泥进行常规浮选试验，研究其最佳药剂用量浮选结果 如图 1 所示。

                      由图 1 可以看出，精煤产率随着捕收剂的用量增加而增加，而精煤灰分随着捕收剂用量的增加而 减少。当捕收剂用量为 1 400 g /t 时，精煤 产 率 82． 72% 达到最高，精煤灰分 18． 36% 降到最低，所以 在后续的试验中捕收剂用量为 1 400 g /t。

                        2． 2 絮凝剂种类对浮选效果的影响

                        为探究不同种类的絮凝剂对浮选效果的影响， 在捕 收 剂 用 量 为 1 400 g /t 时，选 择 分 子 量 为 1 200 万的非离子、阳离子和阴离子絮凝剂进行絮凝浮选试验，所得试验结果如图 2 所示。

                       由图 2 可以看出，在添加絮凝剂之后，精煤的产 率增加且精煤灰分减少。在三种不同类型的絮凝剂中，浮选效果最好的为非离子型絮凝剂，精煤产率达到 80． 33% ; 阳 离 子 型 絮 凝 剂 次 之，精 煤 产 率 为 79． 19% ; 最后为阴离子型絮凝剂，此时精煤产率为 77． 50% ． 与未添加絮凝剂相比，加入非离子型絮凝剂后，精煤产率提高了 5． 31 个百分点，精煤灰分下降了 1． 64 个百分点。由此可得，添加絮凝剂可改善浮选效果，且非离子型絮凝剂的浮选效果得到显著提高。

                       2． 3 非离子型絮凝剂分子量对浮选效果的影响

                      为探究不同分子量的絮凝剂对浮选效果的影 响，选 择 600 万、700 万、1 000 万、1 200 万 和 1 400 万的非离子型絮凝剂进行絮凝浮选试验，所得试验结果如图 3 所示。

                      由图 3 可以看出，当絮凝剂的分子量为 700 万 时，此 时 产 率 最 高 为 82． 56% ，精 煤 灰 分 最 低 为 15． 08% ． 综合来看，可知其浮选效果并不会随着分 子量的增加而呈线性增加，而是在特定的一个分子 量呈现较好的效果，而在 1 000 万分子量时可燃体 回收率最低，可燃体回收率为 88． 34% ． 最高与最低之间相差 6． 43% ，可以看出不同分子量对浮选的效 果还是有较大的影响。

                     2． 4 絮凝剂用量对浮选的影响

                    针对以上试验对絮凝剂的最佳用量进行探究，选择分子量为 700 万的非离子型絮凝剂进行试验，絮凝剂的用量分别为 1 mL、3 mL、5 mL、7 mL。煤泥入料浓度为 40 g /L。浮选结果如图 4 所示。

                     由图 4 可以看出，可燃体回收率随着絮凝剂用 量的增加而增加，7 mL 时可燃体回收率为 95． 54% ， 1 mL 时为93． 98% ，两者的差距仅有1． 56% ，可以看 出絮凝剂的用量对浮选的影响不是太大，因此在生 产实践当中应该经济使用絮凝剂的用量，才能更好地指导生产实践。随着絮凝剂用量增加，精煤灰分也有所提高， 通常解释为絮凝剂在浮选过程中，通过大分子桥连作用，使微细粒煤泥聚集成团，增大其表观粒径，从 而利于浮选过程的进行，进而提高了可燃体回收率和浮选速率。然而絮凝剂的用量取决于其在颗粒表面的覆盖程度，过量的添加会导致微粒分散。

                       2． 5 精煤粒径分布 

                        为了得到不同粒级的回收率，将浮选完的精煤烘干之后，采用 0． 500 mm、0． 25 mm、0． 125 mm、 0． 074 mm和 0． 045 mm 标准套筛进行粒度分析，筛分的方法严格按照国家标准 GB /T 47 － 2008 《煤炭 筛分试验方法》进行筛分试验。结果如图 5 所示。

                            由图 5 可以看出，在加入絮凝剂之后，0． 045 ～ 0． 074 mm粒 度 级 的 回 收 率 提 高 了 4． 20% ，其 中 0． 074 ～ 0． 125 mm 粒度级的回收率提高了 2． 15% ， － 0． 045 mm粒度级的回收率相差不大。可以看出，絮凝剂的添加可以提高微细粒的回收率，对于一些 微细粒矿物，絮凝浮选是比较有效的回收办法。

                          3 结 语 

                          1) 非离子型絮凝剂浮选效果优于其他种类絮凝剂，在其他药剂用量相同的情况下，通过添加不同种类的絮凝剂，在加入非离子型絮凝剂的一组煤泥浮选试验中，可燃体回收可以达到 91． 68%． 因此，添加絮凝剂可以有效提高精煤产率，降低精煤的灰分。

                          2) 絮凝剂最佳分子量探究试验中，当非离子 型絮凝剂分子量为 700 万时，可燃体回收率 91． 67% 达最高，最高与最低之间相差 6． 43% ，可看出不同分子量对浮选的效果有较大的影响。随着絮凝剂用 量的增加，可燃体回收率增加的同时，精煤的灰分也在上升。

                          3) 通过粒径的分布试验，发现絮凝剂的添加 可以提高微细粒的回收率。

                       原标题：絮凝剂对煤泥浮选的影响试验研究

                       原作者：周子玉，朱纯楚