非極性溶媒

煤泥浮選的實(shí)質(zhì)是疏水性的精煤通過與捕收劑作用，粘附在氣泡上，而親水性的矸石顆粒滯留在水中，從而實(shí)現(xiàn)相互分離的過程。煤粒的表面以疏水性為主，具有較好的天然可浮性。在浮選中廣泛采用非極性烴類油作為捕收劑，特別是煤油、輕柴油和改性煤油等，占煤泥浮選時(shí)捕收劑耗量的80%——90%。

烴類油大部分來自石油產(chǎn)品，主要是根據(jù)工業(yè)使用目的不同按一定沸點(diǎn)范圍進(jìn)行分餾和加工的。它們?yōu)橐后w，分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，化學(xué)性質(zhì)不活潑，在水中不會(huì)解離成離子，難溶于水，疏水性高，一般不和礦物表面發(fā)生化學(xué)作用。

一、非極性烴類油的捕收作用

非極性烴類油的捕收作用是由于它能夠在非極性礦物表面吸附和在其表面展開并形成油膜。非極性烴類油的主要成分為脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴，其分子都是由碳和氫原子組成，原子之間以非極性的碳—碳鍵和弱極性的碳—?dú)滏I結(jié)合，屬于非極性分子。在煤泥分選過程中，大部分煤粒表面是非極性的，因此，煤粒對(duì)油分子吸引力大于對(duì)強(qiáng)極性水分子的吸引力，油滴吸附到煤粒表面，同時(shí)煤粒表面與油分子之間的作用力大于油分子本身之間的作用力，油滴在煤粒表面展開，形成疏水的薄油膜，進(jìn)一步提高了煤粒表面的疏水性。（見圖2c）。而矸石顆粒絕大部分表面是極性表面，有很強(qiáng)的親水性，矸石表面對(duì)油分子的吸引力小于對(duì)水分子的吸引力，矸石表面被水分子覆蓋，形成水化膜，非極性烴類油不易在矸石表面吸附［見圖2（a）］，或僅能吸附極少量的烴類油到局部疏水部位，基本上不能提高矸石的疏水性，從而擴(kuò)大了煤粒與矸石表面潤濕性的差異，促使分選順利進(jìn)行。如果在煤粒表面夾雜極性的礦物雜質(zhì)或局部被氧化，則能形成不連續(xù)的油膜［見圖2（b）］。

圖2 非極性烴類油在礦物表面的固著情況

非極性烴類油的捕收作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）非極性烴類油可以提高煤粒和氣泡的附著。由于非極性烴類油在煤粒表面展開，增加煤粒表面的疏水程度，削弱其水化作用，使煤粒與氣泡碰撞時(shí)，水化膜易破裂，附著過程容易進(jìn)行。

（2）非極性烴類油可有效提高煤粒在氣泡上附著的牢固程度。這是非極性烴類油沿著三相接觸周邊富集形成一條油環(huán)所致。當(dāng)氣泡表面與煤粒接觸時(shí)，在兩者之間的縫隙由于毛細(xì)管作用力促使油滴迅速聚集，然后擴(kuò)大面積而形成油膜，并向與氣泡接觸的潤濕周邊匯集成油環(huán)，促使煤粒牢固地粘附于氣泡上。如圖3所示。

圖3 氣泡底下油環(huán)的形成

（3）細(xì)粒的煤表面粘附油滴后互相兼并，還可以形成氣絮團(tuán)。

二、非極性烴類油化學(xué)組成對(duì)捕收作用的影響

在有機(jī)化合物中，凡是只含有碳及氫原子的物質(zhì)，都叫做烴類化合物。烴類化合物按其分子結(jié)構(gòu)的不同，一般又分為飽和烴和不飽和烴兩大類。

飽和烴是指碳原子之間全部是由單鍵連接而成的烴類化合物，包括由直鏈構(gòu)成的烷烴和由環(huán)鏈構(gòu)成的環(huán)烷烴兩種。當(dāng)烷烴中碳原子個(gè)數(shù)達(dá)到4個(gè)以上時(shí)，同碳原子數(shù)時(shí)，碳原子在分子中的排列結(jié)構(gòu)會(huì)有所不同，這種現(xiàn)象稱為烷烴的正構(gòu)或異構(gòu)。

不飽和烴是指碳原子之間由部分雙鍵連接而形成的烴類化合物，含有直鏈雙鍵的不飽和烴稱為烯烴，含有苯環(huán)的不飽和烴稱為芳香烴（簡稱芳烴）。

非極性烴類油的捕收性能與其化學(xué)組成有關(guān)，而其組成又隨產(chǎn)地、加工方法、餾分溫度的不同有較大差異。

（1）非極性組分對(duì)浮選的影響

非極性烴類油按照烴族組成可分為芳烴、烯烴和烷烴。烷烴又可分為正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴。在烴類油中還有一些含氧、含氮的化合物。經(jīng)長期實(shí)際使用及研究表明，非極性烴類油各組分的捕收作用強(qiáng)弱次序?yàn)椋悍紵N＞烯烴＞異構(gòu)烷烴＞環(huán)烷烴＞正構(gòu)烷烴；重芳烴（多環(huán)）＞輕芳烴（單環(huán)）。

（2）雜極性化合物對(duì)浮選的影響

烴類油組成中，除非極性組分外，還有少量的非烴雜質(zhì)，例如，吡啶、喹啉、吡咯、酚、脂肪酸、醇酯和羰基化合物等雜極性化合物。由于這些雜質(zhì)的存在，其浮游性大為提高，既可節(jié)約用量，又可提高工藝效果。

雜極性物質(zhì)之所以對(duì)煤粒有捕收作用是因?yàn)殡s極性分子可以在煤粒表面的極性部位進(jìn)行定向排列，其極性基指向煤粒表面，與煤粒表面的多種含氧官能團(tuán)相互作用；非極性基朝水，使煤粒表面少量極性部位疏水，提高煤粒的可浮性，再促使烴類油固著到這部分表面上，進(jìn)一步提高疏水性［見圖4（a）］。但雜極性物質(zhì)含量超過某一定量后，在煤粒表面形成反向吸附層，使已經(jīng)疏水的煤粒表面重新變成親水［見圖4（b）］。

圖4 雜極性物質(zhì)對(duì)煤粒的作用示意圖

三、常用捕收劑的種類和性質(zhì)

（1）煤油

煤油是煤泥浮選中應(yīng)用最廣泛的非極性烴類捕收劑之一。它是石油裂解時(shí)的餾分產(chǎn)品，主要成分是C11——C26的烷烴，基本上不溶于水，只具有捕收性。煤油用量一般為1—2㎏/t。

根據(jù)不同的用途，煤油分為燈用煤油、拖拉機(jī)煤油、航空煤油等品種。按照產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中小于270℃的餾出物含量不小于70%，大于310℃的餾出物含量應(yīng)小于2%。煤油中常含少量芳烴、烯烴等，但由于來源不同，其性質(zhì)差異很大。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，煤泥浮選時(shí)一般使用燈用煤油。

（2）輕柴油

輕柴油按加工方法的不同，可分為催化柴油、直餾柴油、熱裂化柴油和焦化柴油等。輕柴油碳鏈長度常為C15——C18，分餾溫度約165℃——365℃，密度為0.74——0.95g/cm3。

輕柴油中溶有一些分子量較大的石蠟，當(dāng)溫度下降時(shí)，它會(huì)“結(jié)晶”呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從油中析出，即產(chǎn)生輕柴油的凝固現(xiàn)象。選煤廠要根據(jù)不同季節(jié)使用不同凝固點(diǎn)的輕柴油。

商品輕柴油按凝固點(diǎn)分為10號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)、-35號(hào)等規(guī)格。浮選一般用0號(hào)或10號(hào)輕柴油，用量通常為1——2㎏/（噸干煤泥），這與煤泥浮選起泡劑用量有關(guān)。

輕柴油組成波動(dòng)比煤油大，尤其是芳烴含量，如催化裂化輕柴油芳烴含量比直餾輕柴油高得多，捕收性能比煤油高，但選擇性不如煤油。輕柴油因其分子量大，所以粘度較高，在水中分散的油珠尺寸大，在煤粒表面鋪展成油膜的速度慢，但其疏水性強(qiáng)，因此，浮選時(shí)作為變質(zhì)程度較低煤的捕收劑比較有利。

（3）頁巖輕柴油

頁巖輕柴油系頁巖焦油所得餾出物經(jīng)冷壓脫蠟，再經(jīng)酸堿洗滌后的產(chǎn)品。頁巖輕柴油中含有較多的不飽和烴（烯烴、芳烴），以及含氧、含氮物質(zhì)，所以頁巖輕柴油具有較強(qiáng)的捕收性能和一定的起泡性能。通常用于易選或中等易選煤泥，用量約為1——2㎏/（噸干煤泥）。

（4）MB系列浮選劑

MB系列浮選劑是浮游選煤所用捕收劑的系列產(chǎn)品，呈棕色，密度為0.93 g/cm3，基本組成為烷烴（C9——C15）正構(gòu)、異構(gòu)體以及芳烴、多烷基苯類、烷基茚滿類，并含有其他成分。該系列浮選劑有5種產(chǎn)品，同時(shí)具有捕收性能和起泡性能，能滿足不同可浮性煤的浮選需要。其中， MB1適用于揮發(fā)分和細(xì)泥含量中等的較難浮煤，捕收性能比MB2強(qiáng)，宜用于我國南方溫暖地區(qū)；MB2適用于揮發(fā)分和細(xì)泥含量中等的較易浮煤，宜用于我國北方寒冷地區(qū)； MB12適用于中等細(xì)泥含量的難浮煤；MB25適用于中等揮發(fā)分的易浮煤，浮選速度快； MB275適用于中等揮發(fā)分和細(xì)泥含量較高的煤。

（5）(ZF)合成浮選劑

它是以煤油為原料在常壓下液相催化氧化的產(chǎn)物，組成中含烴類和烴類氧化物，兩者的比例大致為60:40，外觀呈棕黃色透明液體，密度為0.85 g/cm3，PH值為6~7。該浮選劑兼有捕收性和起泡性。

（6）MZ系列浮選劑

MZ系列浮選劑是一種含有不同官能團(tuán)并具有起泡性能的煤用捕收劑，是由石油化工副產(chǎn)品經(jīng)加工、改性、配制、去除異味后制成的，其主要組分是（C8——C13）的烷烴、芳香烴、脂肪醇、烴類衍生物和少量的表面活性劑。該浮選劑具有良好的捕收性、選擇性和一定的溶解性，浮選效果比使用單一烴類油好。

（7）OC添加劑

OC添加劑是一種改善煤泥浮選效果的輔助捕收劑，可以與目前使用的所有捕收劑、起泡劑和復(fù)合浮選劑配合使用，顯著改善氧化煤浮選效果。

（8）煤泥浮選促進(jìn)劑

促進(jìn)劑是一種能夠改善捕收劑和起泡劑效果的浮選劑，是浮游選煤的重要輔助劑。

促進(jìn)劑具有調(diào)整劑和乳化劑的性質(zhì)，因此在浮選過程中的作用是促進(jìn)和提高烴類油在煤漿中的分散度，生成細(xì)小的油滴，增加油滴與煤粒接觸的機(jī)會(huì)，并使油滴均勻粘附在煤粒表面，增強(qiáng)油滴在煤表面粘著的強(qiáng)度，同時(shí)與其他浮選劑混合使用還可增強(qiáng)各種浮選劑的使用效果，提高選擇性和浮選速度，提高精煤產(chǎn)率