非極性溶媒簡(jiǎn)介

煤泥浮選的實(shí)質(zhì)是疏水性的精煤通過(guò)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(guò)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(lèi)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(lèi)油大部分來(lái)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(chēng)，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(lèi)油的捕收作用

非極性烴類(lèi)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(kāi)并形成油膜。非極性烴類(lèi)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(guò)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(kāi)，形成疏水的薄油膜，進(jìn)一步提高了煤粒表面的疏水性。（見(jiàn)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(lèi)油不易在矸石表面吸附［見(jiàn)圖2（a）］，或僅能吸附極少量的烴類(lèi)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(rùn)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(jiàn)圖2（b）］。

圖2 非極性烴類(lèi)油在礦物表面的固著情況

非極性烴類(lèi)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(lèi)油可以提高煤粒和氣泡的附著。由于非極性烴類(lèi)油在煤粒表面展開(kāi)，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(guò)程容易進(jìn)行。

（2）非極性烴類(lèi)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(lèi)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(rùn)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(lèi)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(lèi)化合物。烴類(lèi)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(lèi)。

飽和烴是指碳原子之間全部是由單鍵連接而成的烴類(lèi)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(chēng)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(lèi)化合物，含有直鏈雙鍵的不飽和烴稱(chēng)為烯烴，含有苯環(huán)的不飽和烴稱(chēng)為芳香烴（簡(jiǎn)稱(chēng)芳烴）。

非極性烴類(lèi)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(lèi)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(lèi)油中還有一些含氧、含氮的化合物。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)際使用及研究表明，非極性烴類(lèi)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(lèi)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(lèi)油固著到這部分表面上，進(jìn)一步提高疏水性［見(jiàn)圖4（a）］。但雜極性物質(zhì)含量超過(guò)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(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(lái)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(zhǎng)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(yè)巖輕柴油

頁(yè)巖輕柴油系頁(yè)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(yè)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(yè)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(lèi)、烷基茚滿類(lèi)，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(guó)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(guó)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(lèi)和烴類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)程中的作用是促進(jìn)和提高烴類(lèi)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