捕收剂

煤泥浮选的实质是疏水性的精煤通过与捕收剂作用，粘附在气泡上，而亲水性的矸石颗粒滞留在水中，从而实现相互分离的过程。煤粒的表面以疏水性为主，具有较好的天然可浮性。在浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂，特别是煤油、轻柴油和改性煤油等，占煤泥浮选时捕收剂耗量的80%——90%。

烃类油大部分来自石油产品，主要是根据工业使用目的不同按一定沸点范围进行分馏和加工的。它们为液体，分子结构对称，化学性质不活泼，在水中不会解离成离子，难溶于水，疏水性高，一般不和矿物表面发生化学作用。

一、非极性烃类油的捕收作用

非极性烃类油的捕收作用是由于它能够在非极性矿物表面吸附和在其表面展开并形成油膜。非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，其分子都是由碳和氢原子组成，原子之间以非极性的碳—碳键和弱极性的碳—氢键结合，属于非极性分子。在煤泥分选过程中，大部分煤粒表面是非极性的，因此，煤粒对油分子吸引力大于对强极性水分子的吸引力，油滴吸附到煤粒表面，同时煤粒表面与油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力，油滴在煤粒表面展开，形成疏水的薄油膜，进一步提高了煤粒表面的疏水性。（见图2c）。而矸石颗粒绝大部分表面是极性表面，有很强的亲水性，矸石表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力，矸石表面被水分子覆盖，形成水化膜，非极性烃类油不易在矸石表面吸附［见图2（a）］，或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位，基本上不能提高矸石的疏水性，从而扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差异，促使分选顺利进行。如果在煤粒表面夹杂极性的矿物杂质或局部被氧化，则能形成不连续的油膜［见图2（b）］。

图2 非极性烃类油在矿物表面的固着情况

非极性烃类油的捕收作用主要表现在以下三个方面：

（1）非极性烃类油可以提高煤粒和气泡的附着。由于非极性烃类油在煤粒表面展开，增加煤粒表面的疏水程度，削弱其水化作用，使煤粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程容易进行。

（2）非极性烃类油可有效提高煤粒在气泡上附着的牢固程度。这是非极性烃类油沿着三相接触周边富集形成一条油环所致。当气泡表面与煤粒接触时，在两者之间的缝隙由于毛细管作用力促使油滴迅速聚集，然后扩大面积而形成油膜，并向与气泡接触的润湿周边汇集成油环，促使煤粒牢固地粘附于气泡上。如图3所示。

图3 气泡底下油环的形成

（3）细粒的煤表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。

二、非极性烃类油化学组成对捕收作用的影响

在有机化合物中，凡是只含有碳及氢原子的物质，都叫做烃类化合物。烃类化合物按其分子结构的不同，一般又分为饱和烃和不饱和烃两大类。

饱和烃是指碳原子之间全部是由单键连接而成的烃类化合物，包括由直链构成的烷烃和由环链构成的环烷烃两种。当烷烃中碳原子个数达到4个以上时，同碳原子数时，碳原子在分子中的排列结构会有所不同，这种现象称为烷烃的正构或异构。

不饱和烃是指碳原子之间由部分双键连接而形成的烃类化合物，含有直链双键的不饱和烃称为烯烃，含有苯环的不饱和烃称为芳香烃（简称芳烃）。

非极性烃类油的捕收性能与其化学组成有关，而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。

（1）非极性组分对浮选的影响

非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、烯烃和烷烃。烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。在烃类油中还有一些含氧、含氮的化合物。经长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的捕收作用强弱次序为：芳烃＞烯烃＞异构烷烃＞环烷烃＞正构烷烃；重芳烃（多环）＞轻芳烃（单环）。

（2）杂极性化合物对浮选的影响

烃类油组成中，除非极性组分外，还有少量的非烃杂质，例如，吡啶、喹啉、吡咯、酚、脂肪酸、醇酯和羰基化合物等杂极性化合物。由于这些杂质的存在，其浮游性大为提高，既可节约用量，又可提高工艺效果。

杂极性物质之所以对煤粒有捕收作用是因为杂极性分子可以在煤粒表面的极性部位进行定向排列，其极性基指向煤粒表面，与煤粒表面的多种含氧官能团相互作用；非极性基朝水，使煤粒表面少量极性部位疏水，提高煤粒的可浮性，再促使烃类油固着到这部分表面上，进一步提高疏水性［见图4（a）］。但杂极性物质含量超过某一定量后，在煤粒表面形成反向吸附层，使已经疏水的煤粒表面重新变成亲水［见图4（b）］。

图4 杂极性物质对煤粒的作用示意图

三、常用捕收剂的种类和性质

（1）煤油

煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类捕收剂之一。它是石油裂解时的馏分产品，主要成分是C11——C26的烷烃，基本上不溶于水，只具有捕收性。煤油用量一般为1—2㎏/t。

根据不同的用途，煤油分为灯用煤油、拖拉机煤油、航空煤油等品种。按照产品质量标准，其中小于270℃的馏出物含量不小于70%，大于310℃的馏出物含量应小于2%。煤油中常含少量芳烃、烯烃等，但由于来源不同，其性质差异很大。从经济角度考虑，煤泥浮选时一般使用灯用煤油。

（2）轻柴油

轻柴油按加工方法的不同，可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等。轻柴油碳链长度常为C15——C18，分馏温度约165℃——365℃，密度为0.74——0.95g/cm3。

轻柴油中溶有一些分子量较大的石蜡，当温度下降时，它会“结晶”呈网状结构从油中析出，即产生轻柴油的凝固现象。选煤厂要根据不同季节使用不同凝固点的轻柴油。

商品轻柴油按凝固点分为10号、0号、-10号、-20号、-35号等规格。浮选一般用0号或10号轻柴油，用量通常为1——2㎏/（吨干煤泥），这与煤泥浮选起泡剂用量有关。

轻柴油组成波动比煤油大，尤其是芳烃含量，如催化裂化轻柴油芳烃含量比直馏轻柴油高得多，捕收性能比煤油高，但选择性不如煤油。轻柴油因其分子量大，所以粘度较高，在水中分散的油珠尺寸大，在煤粒表面铺展成油膜的速度慢，但其疏水性强，因此，浮选时作为变质程度较低煤的捕收剂比较有利。

（3）页岩轻柴油

页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱蜡，再经酸碱洗涤后的产品。页岩轻柴油中含有较多的不饱和烃（烯烃、芳烃），以及含氧、含氮物质，所以页岩轻柴油具有较强的捕收性能和一定的起泡性能。通常用于易选或中等易选煤泥，用量约为1——2㎏/（吨干煤泥）。

（4）MB系列浮选剂

MB系列浮选剂是浮游选煤所用捕收剂的系列产品，呈棕色，密度为0.93 g/cm3，基本组成为烷烃（C9——C15）正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并含有其他成分。该系列浮选剂有5种产品，同时具有捕收性能和起泡性能，能满足不同可浮性煤的浮选需要。其中， MB1适用于挥发分和细泥含量中等的较难浮煤，捕收性能比MB2强，宜用于我国南方温暖地区；MB2适用于挥发分和细泥含量中等的较易浮煤，宜用于我国北方寒冷地区； MB12适用于中等细泥含量的难浮煤；MB25适用于中等挥发分的易浮煤，浮选速度快； MB275适用于中等挥发分和细泥含量较高的煤。

（5）(ZF)合成浮选剂

它是以煤油为原料在常压下液相催化氧化的产物，组成中含烃类和烃类氧化物，两者的比例大致为60:40，外观呈棕黄色透明液体，密度为0.85 g/cm3，PH值为6~7。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。

（6）MZ系列浮选剂

MZ系列浮选剂是一种含有不同官能团并具有起泡性能的煤用捕收剂，是由石油化工副产品经加工、改性、配制、去除异味后制成的，其主要组分是（C8——C13）的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性剂。该浮选剂具有良好的捕收性、选择性和一定的溶解性，浮选效果比使用单一烃类油好。

（7）OC添加剂

OC添加剂是一种改善煤泥浮选效果的辅助捕收剂，可以与目前使用的所有捕收剂、起泡剂和复合浮选剂配合使用，显著改善氧化煤浮选效果。

（8）煤泥浮选促进剂

促进剂是一种能够改善捕收剂和起泡剂效果的浮选剂，是浮游选煤的重要辅助剂。

促进剂具有调整剂和乳化剂的性质，因此在浮选过程中的作用是促进和提高烃类油在煤浆中的分散度，生成细小的油滴，增加油滴与煤粒接触的机会，并使油滴均匀粘附在煤粒表面，增强油滴在煤表面粘着的强度，同时与其他浮选剂混合使用还可增强各种浮选剂的使用效果，提高选择性和浮选速度，提高精煤产率