摘要：为研究表面活性剂促进浮选精煤脱水的机理，以难脱水浮选精煤为研究对象，采用十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和月桂醇聚氧乙烯醚(Brij35)对浮选精煤矿浆进行改性，并开展脱水试验。结果表明：DTAB助滤效果最好，在最佳药剂量下滤饼水分降低7.67%；SDS助滤效果次之，在最佳药剂量下滤饼水分降低6.61%；而Brij35助滤效果最差，在最佳药剂量下滤饼水分仅降低了3.94%。采用接触角测量仪和X射线光电子能谱仪对煤表面与不同药剂作用前后的性质进行表征,发现3种表面活性剂均可在一定程度上提高煤表面的亲水性。通过表面张力测试仪测量了3种药剂作用后滤液的表面张力，结果表明：表面活性剂可大幅降低滤液表面张力，尤其是DTAB作用后的滤液表面张力仅为无药剂作用时的一半，表面张力的降低可促进煤颗粒间毛细水的脱除，是降低浮选精煤滤饼水分的主要原因。

引言

近年来，机械化开采的大规模应用使选煤厂入选原煤中细颗粒含量增加，这部分细颗粒通过浮选-过滤进行回收，细粒煤脱水问题逐渐凸显。一般来说，高含水量对煤的生产、加工、利用和运输等环节是不利的。在运输时，水分增加了额外的运输负荷，且我国煤炭主要产区在高寒地带，煤中的水在冬季容易冻结，给煤炭装卸运输带来困难。在煤炭应用于炼焦或火力发电时，水分还会损坏焦炉或降低有效发热量。选煤厂一般将浮选精煤与重选精煤进行掺配，作为商品煤出售，浮选精煤水分过高一方面会使重选精煤“背水”，另一方面浮选精煤水分高会产生结团现象，很难掺配均匀。通常情况下，通过以下3种方法降低浮选精煤中的水分。①对精煤脱水系统进行改造，比如使用快开隔膜压滤机等设备替代圆盘真空过滤机。②改变矿浆浓度或入料性质，如掺粗等。③在矿浆中加入助滤剂，助滤剂可以改变矿浆性质，从而减少过滤时间或降低滤饼水分。表面活性剂是助滤剂的一种，其助滤机理一般被认为是能改变矿浆性质，使水更容易从颗粒间排出；或是在煤粒表面发生吸附，改变煤表面亲疏水性，从而降低滤饼水分。文献对印度West Bokaro选煤厂浮选精煤开展脱水研究，发现使用聚丙烯酸酯类表面活性剂使细粒煤水分减少了8%。文献研究Goedehoop Colliery精煤，发现通过添加表面活性剂可以减少残留的滤饼水分，认为表面活性剂通过改变煤表面或固液界面性质，从而减少滤饼空隙中残留的水，降低了滤饼水分。任晓汾等对柳湾选煤厂浮选精煤开展脱水过滤试验，发现不同类型的表面活性剂对精煤脱水均有效果，当十六烷基三甲基溴化铵用量为500 g/t时可使滤饼水分降低4.2%，并认为表面活性剂降低了液体的表面张力，促进了滤饼中水的排出。罗晓玲等对临涣选煤厂的浮选精煤进行脱水试验，分别以十二烷基苯磺酸钠和咪唑啉作为助滤剂，结果表明十二烷基苯磺酸钠使滤饼水分降低了7.31%，咪唑啉使滤饼水分降低了6.22%，合适剂量的表面活性剂可以提高煤颗粒表面疏水性，但是药剂过量时导致矿浆中产生大量气泡，降低助滤效果。综合来看，表面活性剂促进水分脱出的机理主要被认为是表面改性作用以及降低液体的表面张力。基于此，笔者以难脱水浮选精煤为研究对象，选取了3种表面活性剂进行对比试验，研究不同类型表面活性剂对浮选精煤脱水的影响，并通过测定接触角、煤粒表面元素组成和表面张力，阐释表面活性剂促进浮选精煤脱水的机理，为煤泥高效脱水提供理论指导。

1试验

1.1煤样性质

试验采用山东能源新矿集团内蒙古能源中心选煤厂浮选精煤，经充分混合晾干后，密封保存待用。煤质分析见表1。由表1可知，样品灰分较低，仅为9.35%。元素分析中氧含量为10.75%，主要来自煤中的无机矿物质和煤表面的一些含氧基团，煤中的无机矿物质和含氧基团与水能够形成较强的氢键作用，使煤样显现出亲水性，且水分不易排出。

依据GB/T447—2008《煤炭筛分试验方法》对煤样进行小筛分试验，浮选精煤样品粒度组成见表2。由表2可以看出，煤样中细粒物料含量非常高，其中-0.045 mm粒级产率高达72.57%，而+0.125 mm粒级产率仅有2.8%。该煤样粒度细，比表面积大，脱水时煤粒之间由于毛细作用存在大量毛细水，而且煤表面还存在大量的吸附水，难以通过机械力进行有效脱除。此外，样品中细粒含量高、粗粒含量少也会造成脱水过程中颗粒之间供水穿透的孔隙较少，脱水阻力较大。

表2浮选精煤样品粒度组成

1.2表面活性剂性质

选用3种表面活性剂开展浮选精煤脱水过滤试验。3种表面活性剂分别为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、月桂醇聚氧乙烯醚(Brij35)。3种药剂的疏水端均为十二烷基，亲水端分别为硫酸根、铵根以及聚氧乙烯醚，3种药剂的物理化学性质见表3。

表3药剂物理化学性质