㊀第24卷增刊1
洁净煤技术
Vol.24㊀Supp.1㊀㊀2018年
8月
Clean Coal Technology
吕一Aug.㊀
2018㊀
李㊀长㊀通
(北京华宇中选洁净煤工程技术有限公司，北京㊀100120)
用㊂选用3种催化剂高锰酸钾㊁重铬酸钾㊁硫酸铁作为研究对象，分别研究其对于煤油改性后的特性及接触角的影响㊂选择作用效果较佳的催化剂，研究催化剂用量对改性煤油以及接触角的影响㊂结果表明，高锰酸钾作为催化剂时，改性煤油的密度㊁酸值和接触角均最大㊂改性煤油的密度㊁酸值和接触角随高锰酸钾用量的增加而逐渐增加，当高锰酸钾用量超过500mg /L 时，密度㊁酸值和接触角开始趋于稳定㊂改性前后煤油用量对煤泥浮选精煤产率的影响表明，精煤产率一定时，改性后煤油用量比改性前用量减少一半，显著提高了煤油对煤泥的浮选效果㊂关键词：煤油；催化剂；电化学改性；煤泥；接触角
中图分类号:TD94㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1006-6772(2018)S1-0001-04
Effect of catalyst on slime flotation of modified kerosene
LI Changtong
(Beijing Huayu Select Cleaning Coal Engineering Technology Co.,Ltd.,Beijing ㊀100120,China )
Abstract :In order to improve the effect of kerosene on flotation of coal slime,the role of catalyst type and catalyst dosage in the electro-chemical oxidation modification of kerosene were studied.Three kinds of catalysts,potassium permanganate,potassium dichromate,and fer-ric sulfate,were selected as the research object,and their effects on the characteristics and the contact angle of modified kerosene
were studied.The best catalyst was selected,and the influence of catalyst dosage on the kerosene characteristics and contact angle was studied.The results show that when potassium permanganate is used as a catalyst,the density,acid value and contact angle of the modified kerosene are the largest.The density,acid value and contact angle of modified kerosene increase gradually with the increase of the amount of potassi-um permanganate.When the dosage of potassium permanganate is 500mg /L,the density,acid value and contact angle of modified kerosene begin to stabilize.The effect of kerosene amount on the yield of clean coal shows that when the yield of clean coal is fixed,the amount of
modified kerosene is reduced by half before the modification,which significantly improves the flotation effect of kerosene on coal slime.Key words :kerosene;catalyst;electrochemical modified;coal slime;contact angle
收稿日期:2018-05-31；责任编辑：白娅娜㊀㊀DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.18053101
作者简介：李长通(1987 )，男，河南新乡人，助理工程师，从事选煤厂生产管理和选煤厂设计工作㊂E -mail :lctoffice@163．com 引用格式：李长通.催化剂对改性煤油浮选煤泥效果的影响[J].洁净煤技术,2018,24(S1):1-4.
LI Changtong.Effect of catalyst on slime flotation of modified kerosene[J].Clean Coal Technology,2018,24(S1):1-4.
0㊀引㊀㊀言
煤炭分选是提高煤炭热能利用率㊁提高商品煤质量㊁节省运费㊁减少环境污染㊁增加煤炭企业经济效益最有效的方法之一[1-3]㊂随着选煤厂入浮煤泥量逐年增大，浮选成为精选细粒煤泥最有效的方法[4-6]㊂选煤厂使用最广泛的捕收剂为煤油，普通煤油中具有捕收性能的物质含量低，浮选效果差，因此，对煤油进行改性，提高其捕收性能成为亟待解决
的问题[7-9]㊂提高高灰细泥煤的浮选效果最直接的方法是提高浮选药剂的浮选效果[10-13]㊂为此我国很多选煤厂对浮选用油(如煤油)进行改性或直接用石油化工产品及副产品进行提纯㊁改性，合成高效浮选药剂，具有用量小，药效高，综合价格低，生产工艺简单，使用简便等优点[14-15]㊂
解维伟[16]利用油脂合成一种乳化剂，分别利用
乳化油和柴油为捕收剂进行实验室对比试验，研究表明乳化油可显著提高煤样的浮选效果，在精煤灰
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2018年增刊1洁净煤技术第24卷
分相近的情况下，可燃体回收率可提高1%~6%，节油70%㊂对乳化剂作用前后的煤样进行红外光谱(FTIR)分析㊁ζ电位㊁润湿热及疏水性测定，揭示了乳化剂与煤粒表面的含氧官能团等极性基发生化学吸附，非极性基团朝外，起到活性基的作用，促进非极性烃类油在煤粒表面铺展㊂王杰[17]以淀粉和天然高级脂肪醇为原料，采用两步法工艺合成烷基糖苷㊂对催化剂种类和用量㊁温度㊁醇糖质量比㊁反应时间㊁产物泽影响因素以及加料方式进行了优化㊂通过单因素试验确定了最佳反应工艺条件，并检测表面张力㊁临界胶束浓度㊁乳化性能㊁起泡和泡沫稳定性㊁浊点㊁硬水稳定性等性能，结果表明烷基糖苷具有良好的表面活性㊂上述研究表明，对浮选药剂改性可以提高其浮选效果㊂本文选用3种催化剂高锰酸钾㊁重铬酸钾㊁硫酸铁作为研究对象，分别研究其对于煤油改性后的特性及接触角的影响㊂选择作用效果较佳的催化剂，研究催化剂用量对改性煤油以及接触角的影响，以期提高煤泥的浮选效果㊂
1㊀试㊀㊀验
1．1㊀试验原料
试验所用捕收剂为煤油和氧化后的煤油，起泡剂为仲辛醇，均为化学纯级㊂硫酸作为电解质㊂采用的主要指标为氧化后煤油的酸值，酸值测定时采用的药剂为GB/T264 1983‘石油产品酸值测定法“中规定的药剂㊂试验用煤的工业分析为M ad
0．98%,A ad24．25%,V ad19．56%,FC ad55．21%㊂1．2㊀试验方法
采用超声处理装置对煤油和加入电解质与催化剂的水进行乳化处理，超声频率为25kHz，超声直到生成乳白的乳化液㊂将乳化煤油置于恒温水浴中，通电后进行电化学处理；电压3~5V，电极面积30mmˑ25mm，电流持续时间40min，阳极电流密度2000A/m2，电解质10%的硫酸㊂
浮选煤样为150g，将煤样和清水在浮选槽中搅拌2min后将一定量的捕收剂加入矿浆中，充分混合1min，加入一定量的起泡剂；搅拌10s后开始刮泡，浮选3min后停止刮泡，将泡沫产品和尾煤收集于指定容器中，进行过滤㊁烘干㊁称重，然后化验㊂
2㊀试验结果与讨论
2．1㊀催化剂种类对电化学氧化效果的影响考察不同催化剂(高锰酸钾㊁重铬酸钾㊁硫酸铁)对电化学氧化效果的影响，催化剂用量均为500mg/L㊂催化剂种类对煤油密和酸值的影响如图1所示
㊂
图1㊀催化剂种类对煤油密和酸值的影响Fig．1㊀Effect of catalyst type on density and acid value
of kerosene
由图1可知，使用高锰酸钾作为催化剂时得到的氧化煤油酸值最高，为6．29mg/g(以KOH，下同)，其次为重铬酸钾，最后为硫酸铁，原因可用3种物质的氧化还原电位来解释，氧化还原电位用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性㊂物质的氧化还原电位越高，说明其氧化性就越强，相反，电位越低，则说明氧化性越弱，还原性越强㊂电位如果为正值则表示溶液显现氧化性，如果为负值说明溶液显现出还原性㊂通过氧化还原电位表可知,E(Fe3+/Fe2+)=0．771V,E(Cr6+/Cr3+)= 1．33V,E(Mn7+/Mn2+)=1．51V,E(Mn7+/Mn4+)= 1．679V,7价锰离子具有强氧化性，即高锰酸钾参加反应时，反应更容易发生，高价态锰化合物更容易转化为低价态锰化合物，且转化过程中发生的氧化反应更加剧烈，得到的产物也更多；而铬盐和铁盐的氧化还原电位依次降低，氧化性也降低，得到的产物也相应减少㊂另一方面，高价态锰盐的氧化性越强，其低价态锰盐的还原性也越强，通过氧化还原电位表可知,E(Fe2+/Fe)=-0．447V,E(Cr3+/Cr)= -0．744V,E(Mn2+/Mn)=-1．185V，低价态锰盐更易被阳极电解出的羟基自由基氧化，重新被氧化为高价态锰盐，继续氧化㊂说明高锰酸钾作为催化剂效果最好，其得到的氧化煤油酸值最高㊂密度变化趋势与酸值基本一致，也说明高锰酸钾作为催化剂，煤油中新生成的物质相对较多，因此密度改变较大㊂2．2㊀催化剂种类对煤油接触角的影响
催化剂种类对煤油接触角的影响如图2所示㊂
由图2可知，使用高锰酸钾作为催化剂时，得到的接触角最大，说明经煤油处理过的煤具有更高的
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李长通：催化剂对改性煤油浮选煤泥效果的影响2018年增刊
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图2㊀催化剂种类对煤油接触角的影响Fig．2㊀Effect of catalyst types on contact angle of kerosene 疏水性，氧化后煤油中含有疏水性物质增多㊂综合考虑，选择高锰酸钾为催化剂，酸值为6．29mg/g㊂2．3㊀高锰酸钾用量对电化学氧化的影响
考察催化剂高锰酸钾用量对电化学氧化效果的影响，高锰酸钾用量分别选择0㊁100㊁200㊁300㊁400㊁500㊁600mg/L，结果如图3所示㊂
图3㊀高锰酸钾用量对煤油密度和酸值的影响
Fig．3㊀Effect of potassium permanganate amount on
density and acid value of kerosene
由图3可知，随高锰酸钾用量的增加，煤油的酸值逐渐升高，高锰酸钾用量为500mg/L时，酸值为6．29mg/g㊂继续增加高锰酸钾用量，酸值仍升高，但幅度较小㊂由于电极产生的羟基自由基有限，或只有有限的一部分羟基自由基与煤油发生了氧化反应，造成氧化后煤油酸值较低㊂随着高猛酸钾用量的增加，酸值明显增加，说明高猛酸钾起到氧化作用，电极产生的羟基自由基辅助氧化作用的发生㊂高锰酸钾用量较高时，一方面反应生成的羰基化合物阻碍反应的进行，造成酸值升高缓慢，另一方面，过量的高锰酸钾将羰基化合物进一步氧化，生成CO2和H2O，造成煤油损失，因此，选择500mg/L为高锰酸钾最佳用量㊂密度变化趋势与酸值基本一致，说明了煤油中新生成的物质相对密度较大㊂
2．4㊀高锰酸钾用量对煤油接触角的影响
高锰酸钾用量对煤油接触角的影响如图4所示㊂由图4可知，高锰酸钾用量为600mg/L时接触角最大，为81．698ʎ，说明高锰酸钾用量600mg/L 时，氧化煤油润湿后煤的疏水性最好，氧化煤油对于煤的捕收性能最高，吸附煤油的煤颗粒更容易浮选成为产品㊂高锰酸钾用量为500mg/L时接触角为
81．669ʎ，与600mg/L时相差不大，综合考虑，选择高锰酸钾用量为500mg/
L㊂
图4㊀高锰酸钾用量对煤油接触角的影响Fig．4㊀Effect of potassium permanganate amount on contact
angle of kerosene
2．5㊀改性前后煤油用量对煤泥浮选效果的影响㊀㊀试验选用仲辛醇(160g/t)作为起泡剂，原煤灰分为24．93%，催化剂高锰酸钾用量500mg/L，进行改性前煤油浮选试验，结果图5所示
㊂
图5㊀煤油用量对精煤产率的影响Fig．5㊀Effect of kerosene amount on clean coal yield
由图5可知，随煤油用量的增加，精煤产率增加㊂煤油用量超过800g/t时，精煤产率基本不变㊂煤油用量为800g/t时，精煤产率为82．79%㊂因此，改性前煤油的最佳用量为800g/t㊂随改性后煤油用量的增加，浮选煤泥精煤产率迅速增加，用量超过400g/t时，精煤产率保持稳定㊂改性后煤油用量为400g/t时，精煤产率为82．82%㊂因此，改性后煤油最佳用量为400g/t㊂浮选精煤产率相近的情况下，改性后煤油用量仅为普通煤油的50%，降低了煤油用量㊂改性后煤油用量低却有较好精煤产率的原因是，改性后煤油的酸值升高，煤油中具有捕收作用的酸性物质含量也增高，减少了捕收剂用量㊂
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洁净煤技术
第24卷
3㊀结㊀㊀论
1)高锰酸钾作为煤油催化剂时得到的氧化煤
油酸值㊁密度和接触角最高，其次为重铬酸钾，最后为硫酸铁㊂因此，选择高锰酸钾作为煤油催化剂㊂
2)高锰酸钾用量为0~600mg /L 时，改性煤油的密度㊁酸值和接触角随高锰酸钾用量的增加而逐渐增加；高锰酸钾用量为500mg /L 时，密度㊁酸值和接触角趋于稳定，密度为0．8359g /mL㊁酸值为
6．29mg /g㊁接触角为81．669ʎ㊂
3)改性前后煤油用量对精煤产率的影响表明,
精煤产率相近的情况下，改性后煤油用量为400
g /t，煤油用量为800g /t㊂改性后煤油用量比改性
前用量减少一半，显著提高了煤油对煤泥的浮选效果㊂
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