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煤炭工业应用表面活性剂现状与展望

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-09-23  浏览次数:449
核心提示:1 前言 煤炭是我国的主要能源,占一次性能源消费的74%。据1996年统计,煤炭产量达13亿吨,已探明储量为10200亿吨,而石油储量只

 1 前言

煤炭是我国的主要能源,占一次性能源消费的74%。据1996年统计,煤炭产量达13亿吨,已探明储量为10200亿吨,而石油储量只有33亿吨。从能源结构上讲,煤炭在可预见的将来仍是我国的主要能源,约占一次能源消费的70-74%。燃煤是主要污染源,为了缓解环境压力,提高能源工业经济、社会和环境效益,洁净煤是主要战略。为此我国提出了与发达国家不同的洁净煤计划。其特点有三:一是洁净煤是贯穿从煤炭开采、加工、运输及利用的全过程的;二是发展适用于多种终端用户的先进实用技术;三是发展与环境统一,社会环境效益与经济效益并重。

表面活性剂的应用几乎存在于煤炭开采、贮装运、加工利用的全过程中。由于煤炭工业比较落后,表面活性剂的开发利用在国内远没有受到足够的重视。另外由于煤炭价格相对较低,也限制了表面活性剂应用。随着人们对生存环境要求的提高及国家洁净煤计划的实施,将有利于表面活性剂的开发和利用。

2 煤炭工业应用表面活性剂概要?

表面活性剂由亲油基和亲水基两部分组成,决定了其界面性质的特殊性,尤其是在两相或多相体系起重要作用。国内外表面活性剂在煤炭工业中主要用在以下几方面。表面活性剂在煤炭工业应用比较广泛,在煤炭工业上应用表面活性剂应考虑以下几个因素。?

一、能降低煤炭开采和加工利用的成本或解决人们生存环境问题;?

二、能保障供给,对不同种类煤炭有广泛的适用性;?

三、各种用途的表面活性剂不会对其它用途表面活性剂产生恶劣影响;?

四、煤炭附着表面活性剂在燃烧过程不产生有害物质。?

下面分几方面介绍表面活性剂的应用现状。?

3 在煤炭洗选工业的应用

在煤炭洗选工业中,应用表面活性剂主要是浮游选煤,浮选约占煤炭入洗量的15-25%。表面活性剂在选煤工业中用量最大,目前国内每年用量约为6000吨左右,主要是一些起泡剂,还有少量的添加剂或促进剂、脱水助剂以及乳化剂等。国外产煤大国,由于入洗比重大,煤炭可浮性好,表面活性剂的用量更大。

3.1 起泡剂

起泡剂是由极性基和非极性基组成的表面活性剂,绝大多数是非离子型的。现用仲辛醇、甲基异丁基甲醇、杂醇油、GF油、聚乙二醇、聚丙二醇等。表面活性剂在气-水界面吸附能力大,而在煤炭表面不发生或很少发生吸附,多数能大大地降低表面张力,增大了空气在煤浆中的弥散,改变气泡在煤浆中的大小和运动状态,降低向矿浆中充气搅拌的动力消耗,并能在矿浆面上形成浮选需要的泡沫层。

起泡剂对浮选工艺有较大的影响,选煤用起泡剂要求泡沫量多的同时,泡大小分布合理,韧性适中,粘度低,无刺激性气味等。对毒性要求方面比发达国家要求低,药剂在洗水中的残留量对环境的影响几乎没有研究,而发达国家比较重视药剂残留量对环境的影响。

在我国选煤工业初期,用酚等做起泡剂,由于其毒性比较大,后来被2#浮选油(萜烯醇类)、黄油等化工副产品所取代。有相当长一段时间用仲辛醇,仲辛醇来自于蓖麻油生产癸二酸的副产品。但仲辛醇从1990年起价格直线上升,到1993年基本上在选煤厂消声匿迹了。

随着石油化工工业的发展,在七十年代后期和八十年代初期,煤炭科学研究总院唐山分院相继研制出了ZF浮选药剂、190起泡剂和GF起泡剂,并得到了普遍推广应用。ZF浮选药剂是由煤油在催化条件下氧化得到的产品。当时煤油价格比较低,浮选效果尚可,在山东省、山西省和江苏省等地应用。后来由于煤油价格上涨,生产成本与浮选效果不相匹配,到1994年基本上停止生产。190和GF浮选油都是生产丁、辛醇的副产品经提纯得到的,亦属于杂醇油类。目前GF是我国选煤厂主要用的起泡剂,年用量约为3000吨,其经久不衰原因是价格低廉,尽管煤油和柴油价格上涨了几倍,但GF油价格只上涨了不到70%。此外还有一些其它的起泡剂如JF,2#浮选油剂。

前苏联地区和我国的情况差不多,基本上都是研究化工产品的下脚料,经加工处理用于煤炭的浮选,这样可形成一种药剂的低价位。而发达国家如美国、德国、英国等用的起泡剂多为甲基异丁基甲醇、松油醇和聚乙二醇和聚丙二醇等。在国际上比较有名气的浮选药剂公司有美国的道化学公司和氰胺公司,德国的Hoechst公司等。

国内外除应用起泡剂外,还广泛使用复合药剂。复合药剂中起泡剂约占10-30%,也占有较大的量。复合药剂除起泡剂外,还有浮选添加剂类的能在煤炭表面产生吸附表面活性剂,约占复合药剂量的1-4%。国内所用复合药剂中,表面活性剂量也约占2500吨左右。

选煤是国家洁净煤计划首选项目,随着对环保要求的提高,将努力加大煤炭的入洗比重,势必加大起泡剂类和浮选添加剂类表面活性剂的用量。

3.2 浮选添加剂

浮选添加剂也是表面活性剂。能用于煤炭浮选添加剂的表面活性剂要求起泡性低,而且要能够选择性地吸附于煤粒表面,改善煤表面疏水性,又能降低油-水界面张力,提高油在水中的分散。以此降低浮选过程中煤油或柴油的消耗。尽管添加剂或促进剂也降低油-水界面张力,但它不象起泡剂那样在气-水界面大量的吸附,如这种表面活性剂在水-气界面上大量吸附,不仅影响气泡的韧性,降低对煤的选择性,而且恶化浮选精煤过滤。要求这种药剂尽可能地吸附于煤的表面,改善其表面疏水性,加速油在煤表面的吸附,提高浮选效果。

九十年代初,我院相继开发出OC浮选添加剂和浮选促进剂。OC添加剂具有降低油-水界面张力和改善煤粒表面疏水性的双重特性,主要是针对风化煤和炭化程度低的烟煤,在捕收剂中加入4-5%量,可提高风化煤浮选产率5-10%,降低油用量30-40%,选择性高于煤油和柴油。该添加剂无毒无味,价格低廉,已在多座选煤厂应用。浮选促进剂则主要改善了起泡剂的性能,降低油-水界面张力,可以节油30%左右。

英国和美国在八十年代后期和九十年代也对浮选添加剂或促进剂进行了大量研究工作,有较多成果应用于煤炭浮选,其使用效果低于国内添加剂的效果,主要原因是我国煤炭多为难选煤,而英美等国煤炭易选,不需要太多的油(包括浮选添加剂或促进剂)甚至不需要油来改善煤表面疏水性。

3.3 乳化剂

经研究证明,在浮选过程中,油滴粒径在10微米左右时,捕收效果最好,将捕收剂乳化,可以大大地降低油滴的粒径,提高油的分散效果,从而降低药剂用量。

黑龙江矿业学院在90年曾推出一种乳化剂,并在两个选煤厂示范性推广应用,节油约25-30%。应用时在厂外先将油乳化,后将乳化液泵送至浮选车间上面的储罐中使用。但由于乳化剂比较粘,乳化时分散不是很好,经常有乳化剂堵管现象,外加乳化液不稳定,放置一段时间后分层,给浮选作业造成很大麻烦。最终未能推广开。

我院用OC浮选添加剂与尼纳尔配合使用做乳化剂,柴油乳化液相对比较稳定,最多达25天,小浮选试验节油达70%以上。但在中试时,用胶体磨乳化,乳化条件与机械乳化机可能有一定的区别或是其它原因,形不成稳定的乳液,离实际应用仍有一定距离要走。形不成稳定的乳液,在浮选车间储罐中储存时停留时间较长,应用比较困难。但乳化后直接用,在技术上是成熟的,只是增加了生产环节,选煤厂一般不愿接受。所以乳化剂的应用受到了限制。

3.4 脱水助剂

从七十年代始,美国和前苏联等地区开始研究脱水助剂。我院也在八十年代中期研制出新型1#脱水助剂,并广泛应用。?

助水助剂分为三类,一类是絮凝剂型,其作用原理是将浮选精煤絮凝,以减缓精煤矿浆中煤的分层速度,提高滤饼的渗透性和脱饼率。由于絮团中包裹水分,絮凝剂很难大幅度降低滤饼水分,但可以提高过滤机处理量一倍以上。二类是表面活性剂,其作用原理是改善煤表面疏水性和降低水的表面张力,以提高脱水效果。第三类是金属阳离子。其作用原理是中和煤表面负电荷,煤在等电点时的疏水性为最好,相应地脱水效果也好。

表面活性剂型的脱水助剂在一些国家得到了应用,主要强化离心机和过滤机脱水效果。国内对表面活性剂型脱水助剂的研究也都很多,但由于价格昂贵,仍没有应用的价值。如我院和中国矿业大学都进行了这方面的研究工作,水分降低2-4%之间,其用量达0.3-1.4kg/t干煤,仍需要寻找价格低廉的表面活性剂。

在国内外用作脱水助剂的表面活性剂包括渗透剂OT、有机聚硅氧烷、聚氧化乙烯、烷基酚聚环氧乙烷和季铵盐类表面活性剂等。这些表面活性剂用于煤炭脱水的适用性不是很强,对不同的煤炭种类要求不同的表面活性剂,也限制了应用。

3.5 油团聚选煤助剂?

油团聚选煤和浮游选煤有明显地不同。油团选煤是在固液两相完成作业,而浮游选煤是在固-液-气三相中完成的,油团选煤选择性远远地高于浮游选煤。但油团选煤油用量大,约为3-10%,生产成本较高。油团选煤用助剂有两类,一类偏重于改善煤疏水性,另一类偏重于乳化作用的。

油团助剂的应用,可以大大地简化油团聚选煤工艺,节约投资和降低成本、提高分选效果。油团选煤是国内外公认的生产洁净燃料的主要方法之一,在发达国家受到很大重视。如美国、加拿大、日本和澳大利亚等国相继开发了多种油团选煤工艺和设备。有的已达2t/h处理量的规模。在这些工艺中,普遍使用表面活性剂。

在八十年代中期,我院与日本三井造船株式会社合作开发MCOL技术,是油团选煤工艺之一。在开发研究过程中,我院开发了S系列油团助剂,其效果达到或超过了日本提供的F3303助剂。

油团选煤成本尽管较高,但能生产出超低灰(1%以下)精煤,在发达国家仍有前景。而油团选煤目前尚不适合我国的国情。

以上综合分析了表面活性剂在国内外煤炭工业应用的现状,从中不难看出,从煤炭开采、加工直至燃烧利用,几乎每个环节都可以用表面活性剂。表面活性剂的应用状况与发达国家相比仍有较大差距,但随着我国国民经济的飞速发展以及对环境要求的进一步提高,将加快表面活性剂的应用。同时也对科研工作者提出更高要求,努力研制价格低廉、效果好无毒无害的表面活性剂,以加快煤炭工业的发展。

参考文献

[1]丁立亲等《煤炭浮选理论与实践》煤炭工业出版社,1985年

[2]李少章等《油团聚选煤用添加剂的开发与研究》研究报告1080年

[3]李少章等“氧化煤浮选添加剂的研究”《第七届全国选煤和水煤浆学术会议论文集》1994年

[4]孙金慧等《IMA系列防冻剂的研究》研究报告1990年?

[5]万宝骅等《新型脱水助剂的研究》研究报告1985年?

[6]蔡璋等“大屯选煤厂降低过滤机产品水分研究”,《选煤技术》1997年3期P35-38?

[7]曾凡等“X系列水煤浆助剂的研究”《第六届全国选煤和水煤浆学术会议论文集》1991年P413-418

[8]李少章“对氧化煤表面特性及其浮选问题的探讨”《全国煤炭系统第二届青年科技工作者学术讨论会论文集》煤炭工业出版社1993年P272-277

[9]铁宝成等“化学降尘剂在综掘综采工作面的应用”《世界煤炭技术》1989年1期

[10]US 4,732,669?

[11]EP 0,020,275?

[12]GB 2,093,735?

[13]福田俊郎“在煤炭利用技术上用表面活性剂“《日本矿业会志》(日)85(975)P32-33

[14]村田逞诠等“用表面活性剂防止煤炭飞尘”《化学机械与装置》(日)1983年9期P99-101

[15]大塚一雄等“表面活性剂对煤炭氧化的影响”《日本矿业会志》(日)98(1135)P939-946

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