起泡剂性能论文（精选6篇）
起泡剂性能论文 篇1
泡沫是气-液分散体系, 密度低, 质量小, 压力非常小, 相当于水的压力的1/50~1/20[1]。泡沫有一定的粘滞性, 可连续流动, 对水、油、砂石有携带作用。控制配方使具有一定的表面粘度和溶液粘度, 可以保证泡沫有一定的稳定性[2]。由于这些特点, 在石油与天然气开发中得到广泛应用, 如泡沫驱油、泡沫酸化、泡沫压裂、泡沫蒸汽吞吐及泡沫泥浆等[3,4]。现在用作起泡剂的表面活性剂, 主要有脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基芳基磺酸盐等阴离子表面活性剂。而阳离子及非离子表面活性剂在起泡剂方面的应用很少见。Gemini表面活性剂是由两个双亲分子的离子头基经连接基团通过化学键连接而成, 又称双子表面活性剂。与传统表面活性剂相比, 具有许多优点, 如低临界胶束浓度 (CMC) 、低Krafft点、低温水溶性、润湿性、流变性、增溶性、起泡性等。与传统表面活性剂复配成混合体系产生的协同效应可有效降低表面张力, 并具有很好的钙皂分散能力, 广泛应用于矿物浮选、乳化、清洁、油田开发等领域[5,6,7,8]。因此本文探索合成了长链双子季铵盐并对其泡沫质量及泡沫稳定性进行了评价, 经试验采用本实验合成的双子季铵盐产率高、纯度高、起泡性能优异。
1 实验过程
1.1 原料和仪器
原料:四甲基乙二胺 (AR) , 上海紫一试剂厂;乙醇 (AR) , 北京化工厂;异丙醇 (AR) , 北京化工厂;正丙醇 (AR) , 北京化工厂;氯代十二烷 (CP) , 上海嘉辰化工有限公司;氯代十四烷 (CP) , 上海嘉辰化工有限公司;氯代十六烷 (CP) , 上海嘉辰化工有限公司;丙酮 (AR) , 北京化工厂;氯仿 (AR) , 北京化工厂;十二烷基硫酸钠 (CP) , 天津市西尔斯化工有限公司。
仪器:ZNHW型智能数显电热套, 上海凌科实业发展有限公司;RE201-D型旋蒸仪, 巩义英峪仪器厂;瓦楞搅拌器, 无锡德奥赛搅拌器有限公司;DZF-6020型真空干燥箱, 上海捷呈实验仪器有限公司。
1.2 合成过程
在装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入60 m L溶剂, 适量的长链氯代烃, 用恒压漏斗将适量的四甲基乙二胺滴入反应釜中, 1 h滴完。在溶剂回流温度下反应, 反应结束后旋蒸出溶剂, 用丙酮重结晶, 然后真空干燥得产品。
1.3 纯度检测
具有季铵盐结构的阳离子能与混合指示剂中的酸性蓝生成盐溶于三氯甲烷中使三氯甲烷成蓝色, 到滴定终点时阴离子将阳离子置换完全, 过量的阴离子与阳离子染色剂反应生成盐溶于三氯甲烷中使溶液呈浅灰-粉红色。本文根据GB/T 5174-2004配制浓度为0.004 mol/L的试样溶液, 用移液管移取25 m L于锥形瓶中, 加入由酸性蓝和溴化底米鎓配成的混合指示剂10 m L, 氯仿15 m L, 10 m L水。然后用0.004 mol/L的十二烷基硫酸钠标准溶液滴定出双季铵盐的纯度[9]。
1.4 泡沫性能测定
美、日等国使用的Waring Blender搅拌法, 是一种极为方便的评价泡沫性能的方法。配制质量分数为1%的样品溶液100 m L, 将其倒入高速搅拌器在11 500 r/min的条件下搅拌1 min, 然后迅速将泡沫倒入500 m L的量筒中记录泡沫体积V。泡沫质量= (V-100) /V×100%。同时记录从泡沫中析出50 m L液体的时间, 称为泡沫的半衰期, 反映其稳定性[10]。
2 实验结果与讨论
2.1 影响实验因素
2.1.1 反应时间
反应过程中n (氯代十四烷) ∶n (四甲基乙二胺) =1∶2, 以异丙醇作溶剂在回流温度下反应, 考察反应时间的影响见表1。
由表1可知随着反应时间的增加, 反应进行的更完全, 产品的产率及纯度都明显提高, 相应的产品泡沫质量增加。因此结果已能满足工业应用需求, 而继续延长反应时间会导致成本增加, 综合考虑最终确定反应时间为48 h。
2.1.2 溶剂
反应过程中n (氯代十四烷) ∶n (四甲基乙二胺) =1∶2, 考察不同溶剂在回流温度下反应48 h对实验的影响。
由表2可知以异丙醇作溶剂产物产率高、纯度高, 后续提纯过程中易分离。主要是因为异丙醇极性适中, 相比其他两种溶剂对原料有更好的溶解性利于反应正向移动。因此选取异丙醇作为反应的最优溶剂。
2.1.3 原料
反应过程中n (氯代十四烷) ∶n (四甲基乙二胺) =1∶2, 考察不同原料在异丙醇回流温度下反应48 h对实验的影响。
由表3可知随着碳链长度的增长, 季铵盐的产率降低, 泡沫质量分数也随之降低。此现象可从双子季铵盐结构解释, 在反应过程中氯代烃先与叔胺一端反应形成季铵盐, 氯代烃碳链越长其空间位阻作用越大, 会阻碍氯代烃进一步与叔胺反映形成双季铵盐。
2.2 产物起泡性能评价
2.2.1 泡沫质量
起泡剂作为一种添加剂在使用过程中的用量很少, 因此本实验考察了低浓度下不同产物的泡沫质量。
(%)
从表4中可以看出此系列的双子季铵盐在低浓度下就有很好的起泡能力且当产物质量分数大于0.5%后随着浓度的增大泡沫质量增加不明显, 低碳链的双子季铵盐起泡能力在整体上要优于高碳链双子季铵盐。双子季铵盐能显著降低界面张力使Laplace压差降低, 抑制了Ostwald熟化, 因此其发泡性能好。且随着浓度的增加, 表活剂在膜上的吸附量增加, 泡沫质量也随之增大。分子量过大会导致吸附速度变慢, 发泡能力差。
2.2.2 泡沫稳定性
起泡剂的稳定性决定起泡剂的实用效果, 主要通过半衰期体现其稳定性。本实验测定了不同质量分数下起泡剂的半衰期。
(s)
从表5中可以得出高碳链双子季铵盐泡沫稳定性较低碳链要差, 在高浓度下低碳链双子季铵盐的泡沫稳定性差不多, 但是从整个浓度分布来看十四双子季铵盐性能最优异。界面粘度增大可使表面附近的排液速度降低有利于膜的稳定, 随着分子量的增大, 液体粘度大, 泡沫稳定。分子量过大表面膜刚性太强不利于泡沫稳定。
3 结论
(1) 采用长链氯代烃和四甲基乙二胺为原料合成了产率、纯度都很高的双子季铵盐。
(2) 通过优化实验确定了最佳实验条件:反应溶剂为异丙醇60 m L, 氯代十四烷:四甲基乙二胺的摩尔比为1∶2, 反应时间为48 h, 在异丙醇回流温度下反应。
(3) 通过对产品泡沫质量和泡沫稳定性的测定确定了十四双子季铵盐具有泡性能好、泡沫稳定等优良性能。
摘要：以氯代长链烷烃及四甲基乙二胺 (TMEDA) 为原料, 在溶剂回流温度下进行季铵化反应合成了一系列双子季铵盐起泡剂。通过优化实验考察了反应时间、原料、溶剂对实验的影响并对双子季铵盐的起泡能力进行了检测。最终确立了最优的反应条件为:反应时间48 h, 异丙醇为溶剂, 氯代十四烷作原料在溶剂回流温度下反应。在此条件下合成出的双子季铵盐产率高、纯度高、起泡性能好。
关键词：双子季铵盐,起泡剂,氯代十四烷,四甲基乙二胺
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吉林油田起泡剂室内评价与应用 篇2
目前吉林油田HS气田多数产水气井主要依靠泡沫排水实现辅助排液, 该工艺已成为维护气田日常生产的一项关键技术。泡沫排水应用的好坏关键在于所使用的起泡剂性能的优劣, 因此在室内评价适合于HS气田的发泡剂是非常重要的。作为气藏用起泡剂的诸多性质中, 最主要的是发泡能力、携液量和泡沫稳定性。因此, 需要在现场施工效果的基础上, 建立有效的起泡剂评价技术, 对起泡剂进行优化选择, 为进一步现场施工提供技术依据。
2 起泡剂性能要求
起泡剂性能直接影响气井泡沫排水效果的好坏, 结合泡沫排水采气工艺技术在吉林油田应用的大量现场试验资料, 要求起泡剂达到以下指标:
(1) 溶于地层水后不产生沉淀, 避免造成井下堵塞。
(2) 在室内90℃的高温地层水中具有较好的发泡能力、携液量和泡沫稳定性。
(3) 适用于气水比大于180m3/m3、矿化度<20000mg/L低产气井。
3 起泡剂静态性能评价及影响因素分析
3.1 配伍性检测
评价气井地层水 (或是井筒积液) 与起泡剂的配伍性能, 采用目测法, 看是否发生反应或沉淀及分层现象, 保证起泡剂加入后在最短时间内达到最好的配伍效果。
3.2 表面张力测定
称取A 0.05 g加入地层水稀释至100g, 得到药剂浓度为0.5‰的样液。在室温下测试其表面张力 (按“GB5549-1990表面活性剂用拉起液膜法测定表面张力”规定进行测试) 。
用同样的方法测试:A、B、C、D浓度为0.5‰、1‰、3‰、5‰、8‰、1%时, 在地层水中的表面张力。实验结果:
(1) 四种起泡剂在地层水中的表面张力均随起泡剂浓度的增加而减小, 即加入的表面活性物质越多, 对表面张力的降低幅度则越大。
(2) 在起泡剂浓度为0.5‰至9.0‰条件下, 溶液表面张力为B>C>A>D, D和A的界面张力相对较小, 在浓度大于9.0‰以后, D的表面张力>A, 表明A的下降趋势大于D。
3.3 泡沫起泡能力及稳定性测量
起泡能力和泡沫稳定性是反应起泡剂能否较好从井底排水的关键指标。起泡能力测定时, 由于各产家采用企业标准中, 配制起泡剂溶液的浓度和采用的水质等都有差异, 因此, 常会有较大差异。本文中, 统一采用Ross-Miles法。
在90℃条件下, 用地层水将A、B、C、D四种起泡剂分别配制成浓度为1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰的溶液, 将配制好的溶液在罗氏泡沫管内用滴定的方法测定起泡及稳泡性能。每个实验重复测试3次, 取最终数据平均值, 分别记录0到5min的泡沫高度, 实验结果:
(1) 四种起泡剂随着浓度的增加, 泡沫高度逐渐增加, 但是当浓度大于0.2%后, 除A外其他起泡剂泡沫高度几乎不再增加, 达到临界胶束浓度, A当浓度大于0.25%后达到临界胶束浓度。这表明起泡剂的使用浓度大于等于0.20% (0.25%) 时具有较好的起泡能力。针对泡沫驱油技术, 为了获得良好的起泡性能建议采用A的浓度大于0.25%, 采用其他三种起泡剂的浓度大于0.2%。
(2) 在温度为90℃条件下, 选取的四种起泡剂中起泡能力由高到低依次为C、B、D、A。C的起泡能力最好, 但是稳泡性能较差, 在3min时, 泡沫高度减少60%, 5min时, 泡沫高度减少84%;D和B的起泡性能相差不大, 但是稳泡性能D好于其他三种起泡剂, 3min泡沫高度减少30%, 5min泡沫高度减少45%。
(3) 通过对起泡剂起泡能力和泡沫稳定性的综合分析, 建议泡沫排水采气技术用起泡剂采用B较好。
4 起泡剂动态性能评价
采用气流法在Ross Mile泡沫管柱里面模拟氮气与地层水和起泡剂产生泡沫流动的过程, 测定起泡剂泡沫携液量和含水率, 适当的改装设计。
4.1 实验设备
改进罗氏泡沫仪, 1000ml量筒, 1000ml烧杯, 精度0.2℃的温度计, 精度0.001g的电子天平。
4.2 实验药品
以上四种起泡剂, 油田地层水
4.3 实验方法
称取0.40ml A于1000ml烧杯中, 加入地层水稀释至400ml, 得到药剂浓度1.00‰的待测样液。利用动态评价装置的自吸功能将待测样液加热至90℃, 打开氮气注入阀门, 充入每分钟8L气体, 使溶液起泡, 用集液器收集带出的液体, 直到无泡沫带出为止, 量出带出液体的体积。
当泡沫从管口流出后开始计时, 10秒后用量筒收集1000ml泡沫, 待量筒中泡沫破灭后, 量出量筒中液体体积, 该体积为泡沫含水量 (泡沫含水率=泡沫破灭后液体体积/收集的1000ml泡沫体积×100%) 。
4.4 实验现象
该装置装有全自动照相装置, 可以在温度90℃下观察泡沫产生与流动情况。四种起泡剂的泡沫形状相似。但它们的泡沫生成时间及稳定时间不同, 具体见实验结果。
4.5 实验结果及分析
根据泡沫流动性能评价实验, 由以上测试数据可知:
(1) 四种起泡剂泡沫携液量随浓度的增加均有不同程度的上升, 其中上升幅度最大的是D。C、A、B的携液量比较接近, C的携液量最高, D的携液量最小。
(2) 在现场取得地层水的情况下, A和B的泡沫含水率随时间逐渐降低, 并在3min后趋于平稳, D和C的泡沫含水率一直较平稳。当它们都处于平稳状态后, D的泡沫含水率最高, 其次为C, 比D下降约12.5%, A和B的泡沫含水率十分接近, 比D下降约30%。
5 结论与建议
(1) 吉林油田地层温度较高, 在地层温度为90℃左右的情况下, 配伍性实验表明B最适合于该气藏条件下的泡排作业;
(2) 用拉起液膜法测定了表面活性剂的表面张力, 结果表明四种起泡剂溶液在地层水中的表面张力按由大到小的顺序为B>C>A>D;
(3) 为了获得良好的起泡性能和经济效益, 建议采用起泡剂浓度为0.3%;
(4) C在气藏稳定性较差, 不适合该气藏的泡排施工, 推荐采用起泡剂B。
参考文献
[1]赵晓东, 尹中.气井泡沫排水剂的评价方法研究.西南石油学院学报, 1991, (04) [1]赵晓东, 尹中.气井泡沫排水剂的评价方法研究.西南石油学院学报, 1991, (04)
浮选起泡剂的研究现状和发展趋势 篇3
1 起泡剂的结构
起泡剂是由疏水的非极性基和亲水的极性基组成的表面活性剂。起泡剂的非极性基常见的是烷基, 而极性基比较多, 比如-O-、-OH、-COOH、>C=O、-NH2、-SO4H、-SO3H等。
起泡剂的极性基是决定起泡剂性能最关键的影响因素, 它既影响起泡剂的矿物表面活性、矿浆中离子的化学反应等化学性质, 也影响起泡剂的溶解度、解离度等物理性质。起泡剂非极性基决定起泡能力。
2 起泡剂的作用机理
2.1 起泡剂的作用机理
起泡剂吸附在气-液界面上, 降低气-液表面能, 降低气泡体系能量, 促使空气分散, 生成微小的气泡, 并在气-液界面上形成定向排列, 极性端指水, 非极性端指气。反应发生在极性端, 可在气泡的表明形成一层水化膜, 避免了气泡的兼并, 同时还提高了气泡抗变形及破裂的能力, 增加了气泡的稳定性。
2.2 起泡剂与捕收剂的共吸附作用
捕收剂和起泡剂在气-液界面上有联合作用的现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂在气泡表面和矿物表面都能够产生共吸附现象。这提高矿粒表面的疏水性, 使矿物更好的粘附稳定在气泡上。
3 起泡剂的研究现状
3.1 常用的起泡剂
起泡剂的研究应用经过几十年的发展, 目前常用起泡剂主要有天然起泡剂、工业副产品起泡剂、人工合成起泡剂和生物起泡剂4 种。
3.1.1 天然起泡剂
天然起泡剂包括桉叶油、松醇油 (2 号油) 、松针油和樟油等, 其主要成分均为萜类化合物, 其中松油是浮游选矿中使用比较广泛的起泡剂。松油的起泡性能主要是因为其成分中含有的的萜烯醇[2]。樟树是我国的特产, 樟脑油一般是樟脑与樟油的总称。樟脑白油具有良好的起泡性能, 而且选择性比松油好, 可代替松油使用, 主要用于精矿质量要求较高的情况及优先浮选工艺。其中应用广泛的是松醇油, 占起泡剂用量的95%以上。
3.1.2 工业副产品起泡剂
工业副产品起泡剂包括GF油、杂醇、仲辛醇、混合醇等, 主要为不同碳链长度的醇类, 其中分子质量较小、碳链较短的杂醇生成的泡沫易碎, 用量较大, 但选择性好;GF油不仅起泡能力强, 用量少, 选择性好, 还兼有一定的捕收性能, 在我国选煤厂应用广泛。
3.1.3 人工合成起泡剂
人工合成起泡剂包括合成醇类起泡剂和MIBC等。4 号油, 又称丁醚油, 无色油状液体, 成分为三乙基氧基丁烷, 与2 号油相比, 其具有价格低、纯度高、起泡性强、选择性好、气泡大而均匀、流动性强等优点。MIBC亦称甲基戊醇, 无色透明液体, 选择性好, 生成的泡沫细且脆, 流动性好, 用量少, 每吨煤泥仅用MIBC20~40g。MIBC在国外的应用较广泛, 在国内一般只作为实验室浮选标准起泡剂, 目前尚未在工业上应用。
3.1.4 生物起泡剂
Fazaelipoor等人首先将生物表面活性剂鼠李糖脂用作浮选的起泡剂。MIBC相比, 鼠李糖脂起泡剂表现出更好的表面活性和稳定起泡性[3]。
天然起泡剂和工业副产品起泡剂具有一定的缺点, 主要是其用量大、泡沫易碎、流动性差等缺点, 而且天然起泡剂的主要成分萜烯醇难以进行生物降解, 会污染尾煤水。人工合成起泡剂由于弥补了以上2种起泡剂的不足而备受亲睐。生物起泡剂是新型的环保起泡剂。
3.2 研究现状
对起泡剂的研究主要集中在起泡剂基团、起泡剂作用机理方面以及表征方面。徐振洪[4]等研究了起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性的测试及评价方法, 运用表面张力和最大泡沫高度评价起泡剂的起泡能力, 以泡沫半衰期评价泡沫稳定性。Y·S·楚[5]等研究了浮选起泡剂对气泡大小的影响, 表明在起泡剂浓度低于临界兼并浓度值时, 气泡大小主要由兼并控制, 超过临界兼并浓度值时, 气泡大小将依赖于充气器的几何形状和流体动力学条件。
浮选起泡剂从作用机理、结构、性能和复配作用都研究的比较透彻, 发展也比较迅速。起泡剂也从研究天然制剂发展为合成具有更好性能的新型起泡剂, 从使用单一的起泡剂发展为复配起泡剂共同作用, 从无机有机起泡剂发展为环保的生物起泡剂。
4 起泡剂的发展趋势
随着化学工业的发展, 原料来源广泛, 合成工艺简单, 易生物降解的新型合成起泡剂将逐步取代价格偏高的松醇油类天然制剂, 降低矿山企业的投资成本。根据表面活性剂协同作用的原理, 将不同药剂复配可以达到增效或取得原来单一药剂所没有的效果。因此通过将不同的起泡剂进行复配, 和捕收剂与起泡剂的合理组合, 也可达到提高选矿指标的目的, 这也是提高起泡剂性能的重要手段。
在以后的新型起泡剂设计和研发时, 由于人们对环境保护的重视, 将尽可能的在起泡剂的生产和使用过程中对环境造成污染, 这是起泡剂发展的必然趋势。生物起泡剂在这方面具有明显的优势, 有可能成为起泡剂研究的热点。
参考文献
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起泡剂性能论文 篇4
1 起泡剂
煤泥浮选时常用的起泡剂是一类异极性表面活性物质,一端为亲水极性基,一端为憎水非极性基。起泡剂在气液界面吸附能力大,可以在气液界面吸附,能够有效降低水表面张力,使空气在煤泥矿浆中的弥散程度增大,促使空气在煤泥矿浆中形成稳定且大小适于浮选的气泡,在煤泥矿浆表面形成泡沫层,有效地实现煤与矸石的分离。起泡剂的起泡性能与极性基和非极性基的结构有着密切关系[2]。
2 GF油
GF油是一种工业副产品起泡剂,经过不断的研究、发展,在煤泥浮选中被广泛应用。GF油是以丁醇、辛醇为原料,经过特殊加工所得,其主要成分是2-乙基己醇、二甲基己醇、2-乙基丁醇、三丁基醚,密度为0.88-0.91g/cm3,红棕色油状液体,它兼有一定的捕收性能[3]。
3 GF油的特点及应用
(1)GF油的特点GF油作为一种煤泥浮选起泡剂,具有起泡性能强、用量小、选择性好等特点。黄波等[4]研究了仲辛醇和GF油的起泡能力及泡沫稳定性,结果表明起泡剂质量分数相同时,GF油的起泡性能要好于仲辛醇,GF油的泡沫稳定性好于仲辛醇,捕收剂(柴油)可提高起泡剂的起泡能力,增强泡沫稳定性。张跃首[5]研究表明浮选指标对GF油用量不太敏感,便于工人操作,其用量为100g/t时所得精煤灰分适宜,浮选选择性高。荣令坤等[6]研究表明在起泡剂用量相同的情况下,GF油作用下精煤产率最高、灰分最低;捕收剂用TH102、起泡剂用GF油,能够较好地防止跑粗,对极细粒煤有较好的捕收性和选择性。
(2)GF油的应用盐湖镁业选煤厂重介洗选原料煤为木里焦煤,-0.5mm的细煤泥分选采用浮选,浮选机为国产XJM-S20型浮选机,通过浮选药剂对比试验确定采用轻质柴油为捕收剂、GF油为起泡剂,捕收剂与起泡剂的比例为4∶1,药剂用量为500g/t。在生产中,浮选精煤产率大于90%,灰分小于2.5%,起到了良好的浮选效果,产出了更多精煤,提高了资源利用率。
浮选是解决选煤方式单一、煤泥特别是细粒煤泥回收困难等问题的一种有效的方法,而在浮选药剂的选择上,GF油作为起泡剂是较常用的一种方式。
赵建军等[7]研究表明对于华恒选煤厂煤泥以轻柴油和GF油质量比9∶1,药剂用量为1000g/t,煤泥浮选效果最好;增设煤泥浮选系统在华恒选煤厂具有可行性,可优化工艺,减少煤泥积压,有效回收精煤,增加企业效益。
石焕[8]介绍了陶二矿选煤厂增设浮选系统的实践,该厂浮选系统采用直接复选工艺,捕收剂用柴油、起泡剂用GF油。经过一年多的生产实践,证明陶二矿选煤厂浮选系统工艺设计合理,设备运行可靠,有效回收了精煤资源,提高了精煤产率,增加了经济效益[9]。
4 结语
GF油作为起泡剂在煤泥浮选中得到了广泛、充分的应用,常与柴油(捕收剂)一起使用,起到了良好的浮选效果,为企业带来了实际经济效益。以GF油为起泡剂,将合适的捕收剂与其组合使用,发挥协同作用,实现高效浮选;或者在GF油的基础上研究高效复合浮选药剂,改善煤泥浮选效果,将是GF油在煤泥浮选中应用及研究的未来发展方向。
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起泡剂性能论文 篇5
关键词：选矿,直链与苯环链起泡剂,铅锌硫矿物浮选效果,试验研究
1 两种不同链状起泡剂的主要特征
本文的两种不同链状起泡剂为松醇油(2#油)苯环链状、MIBC直链状,主要特征:
(1)松醇油(2#油)起泡剂,是一种有多种组分组成的混合复合物,分子式为C10H17OH,具有很强的起泡性能,其有效成分主要是α-萜烯醇,含量通常为40~50%,是类苯环状结构的有机化合物,而其他成分含量50~60%中,多为环状结构有机化合物,在目前技术条件下,其他组分还无法定性和定量检测。在自然条件下,松醇油(2#油)起泡剂在室内放置几年都不会变质,从另一角度来说,2#油也是很难降解的有机化合物。
(2)MIBC起泡剂,是人工合成的化合物,主要成分为甲基戊醇,分子式为C6H13OH,分子结构为直链状,主要成分占有率达98%以上,质量稳定,纯品为无色液体,有轻微刺激性气味,比重0.81,MIBC起泡剂与矿物作用后直链结构容易降解分离。目前MIBC起泡剂有较大的市场,生产合成来源广,据统计国外矿山选矿厂起泡剂消耗中,有60%使用MI-BC起泡剂,国内有部分生产和选矿厂使用。MIBC起泡剂价格相对松醇油(2#油)来说,高50%左右,两种起泡剂的主要情况见表1。
这两种起泡剂主要成分的分子结构中,松醇油(2#油)有类苯环状结构、MIBC是直链状结构,通常在选矿过程中作用完成后,部分残余成分存留在选矿废水中,而因不同的分子结构影响,选矿废水在后续的沉淀、挥发降解中,对选矿废水的污染影响也大不相同。
2 试验研究方法与技术路线
本研究方法以小型浮选试验室条件进行对比试验,使用的试验仪器设备有XMQ—67型240×90锥形球磨机、XFD单槽浮选机(1.5升)、HG101—4电热鼓风干燥箱及天平、电子称、过滤机、秒表等小型浮选试验工具和场地。
试验矿样采制按标准矿样采制与加工制作,简要工艺流程示意见图1。
试验用起泡剂:MIBC直链起泡剂、松醇油(2#油)起泡剂。其它选矿药剂为石灰、丁黄药、乙硫氮、硫酸铜、乙黄药等,均来自生产现场。
对比试验的技术路线:(1)在同等条件下,采用不同起泡剂用量对硫化矿进行铅粗选、锌粗选和硫粗选浮选试验对比,分析各自浮选产品的重量和质量,考查不同起泡剂的浮选效果。(2)检测使用MIBC和2#油两种起泡剂后残存选矿废水污染因子COD含量,考查两种起泡剂对废水污染的影响程度。
3 铅锌硫矿物浮选效果试验与分析
3.1 铅浮选
铅浮选(粗选)小型浮选对比试验工艺流程示意见图2,试验主要结果见表2。
备注:铅选矿效率是铅品位+铅回收率
两种起泡剂铅粗选小型试验结果表明:(1)在药剂用量相同的试验范围内,采用MIBC的铅回收率比2#油的略差,但MIBC选择性较好,即铅的品位较高;(2)在试验用量范围内,MIBC的选矿效率(铅品位+铅回收率)比选厂2#油略好;(3)在试验铅回收率基本一致的情况下,MIBC作起泡剂时,其捕收剂用量和起泡剂用量均多10克/吨左右;(4)在提高铅回收率为前提时,使用MIBC起泡剂的铅回收率是难于达到2#油的水平。
3.2 锌浮选
锌浮选(粗选)对比试验浮选工艺流程见图4,试验结果见表3。
锌粗选受前面第一步分批刮泡铅粗泡带走铅锌指标影响,以至锌作业给定的条件有一点点变化,但从图5可以看到,采用MIBC的锌作业回收率为97.0%以下,而采用2#油锌作业回收率为97.3%以上,药剂用量,作业回收率相差0.5以上%。
3.3 硫浮选
硫浮选(粗选)对比试验工艺流程示意见图6,试验结果见表4、表5。
从硫粗泡小型浮选试验指标中,MIBC硫的回收率明显与2#油的硫回收率差距较大,约5%左右,因此,MIBC起泡剂用于选硫作业的可能性很小,其浮选指标差。
3.4 铅锌优先试验结果
为考察铅锌浮选分离过程中,采用两种起泡剂的浮选效果,试验采用铅锌优先浮选试验工艺流程见图8,试验结果见表6、表7。
从铅锌优先浮选试验结果可以看到,MIBC和2#油起泡剂对铅、锌浮选试验取得的指标十分接近,基本没有什么差别,但在铅粗泡中,MIBC起泡剂的选择性略好,因为它的选矿效率略高,同时发现在铅锌浮选中,采用MIBC时需要的捕收剂用量要多。
4 两种起泡剂对废水含COD值的影响检测
选矿废水的污染程度因素很多,一般情况下以选矿废水中的COD含量的大小来代表污染程度的高低,COD是指废水中的化学需氧量,如果废水中含COD值高,则表明废水受污染程度高。
为此,考查MIBC和2#油两种起泡剂对COD值得影响程度,试验和检测方式如下:
(1)分别取MIBC和2#油两种起泡剂配制成50~500 mg/L不同浓度,以及选取250 mg/L浓度(水体p H值为7)搅拌静置数天后,分别取水样检测水中COD含量得结果见表8、表9。
检测结果表明,两种起泡剂配制不同浓度下对应COD值是不同的,相对而言,MIBC对应的COD含量要比2#油的要低。在自然条件下放置后水中COD的降解率也不同,MIBC的降解率比较高,即比较容易挥发降解。
备注:铅选矿效率是铅品位+铅回收率,锌选矿效率是锌作业回收率。
(2)在铅锌硫化矿浮选试验完成后,接取采用MIBC和2#油两种起泡剂的残余铅尾、锌尾选矿废水各2000 m L,在同等条件下置放数天时间,分别检测各自残余废水中含有的COD值,试验检测结果见表10。
从表中可见,铅尾水、锌尾水的COD值都不同,随着时间的延长,废水中COD含量逐渐降低,相对而言,MIBC废水中的COD含量相对较小,随时间延长降解也比较多,说明MIBC起泡剂残存量和对废水的污染程度较小,松醇油(2#油)对选矿废水的污染程度较高。
如上检测结果表明,不同起泡剂加入选铅、选锌后,尽管用量比较少,但在一定程度上可见,添加MIBC和2#油,即直链和环链状的起泡剂,残余废水中COD含量的降解程度也不一样,MIBC的相对降解效果要好。
5 结论
(1)两种起泡剂MIBC和松醇油(2#油)均以液体状态为产品,主要成分的分子结构不同,2#油为有机化合物、具苯环状结构,MIBC为化工合成物、具直链状结构,两种起泡剂均具有较好的浮选起泡性能。
(2)MIBC和2#油对铅锌硫矿物浮选试验研究有如下结果:①浮选铅矿物,采用MIBC起泡剂浮选效果较好,在低药剂用量和铅回收率一定范围内,MIBC是可以完全可以取代2#油起泡剂;而需要高铅回收率时,使用2#油较MIBC起泡剂好,同比用量2#油的铅回收率高1%左右;②浮选锌矿物,采用MIBC和2#油起泡剂浮选效果差别很小,完全可以替代;③浮选硫矿物(黄铁矿),采用MIBC比2#油起泡剂效果差,说明在选硫过程中,采用MIBC起泡剂不利于提高选硫生产指标。
(3)两种起泡剂对废水COD含量检测结果表明,使用2#油的废水中COD含量较高,其随时间的降解速度也比较慢,而采用MIBC的废水中COD含量及其降解速度则较快,说明使用MIBC起泡剂对废水的污染程度较小,使用松醇油(2#油)对选矿废水的污染程度较大。
(4)本试验研究结果表明,采用MIBC还是2#油起泡剂,即选用直链状或环链状的起泡剂,需要根据矿石性质、生产指标和矿山环保要求等因素来取定,在铅锌矿物的浮选中,两种起泡剂可以相互替换使用;使用直链状起泡剂的环保安全效果较苯环链状的起泡剂要好,目前国外选矿厂多采用直链状起泡剂。
参考文献
[1]王淀佐.浮选剂作用原理与应用[M].北京:冶金工业出版社,1987.
[2]程德明.中国硫化铅锌矿选矿技术现状与前景[J].广东有色金属学报,1994(1).
[3]胡熙庚.有色金属硫化矿选矿[M].北京:冶金工业出版社,1987.
起泡剂性能论文 篇6
三大指标管理模式即计划目标 (Plan) 、指导实施 (Do) 、检查反馈 (Check) 、评比改进 (Action) 、管理控制 (Control) 五个方面。具体体现为:1、健全三大指标目标管理制度。2、找准三大指标技术落脚点。3、加密三大指标实施过程反馈。4、确保三大指标评比合理性。5、宏观调控三大指标管理控制精准性。
2“PDCAC”点控管理方法
具体指标为:单位产水甲醇加注量 (m3/m3) 、单位产水泡排剂消耗量 (Kg/m3) 、单井每天用电量 (KWh/d) 。
2.1单位产水甲醇加注量:
又称含醇率。计算方法是:单位产水甲醇加注量=总注醇量÷总产水量。措施:“四划五记录”。
2.1.1“四划”量化计划用醇指标。
(1) 月最高含醇率计划。①以产气量1万方为标准, 产气量每增加3000方, 含醇率增加1个百分点。②以产液量0.5方/天为标准, 产液量每增加0.1m3, 含醇率下降1.6个百分点。③以油压8MPa为标准, 油压每增加1MPa, 含醇率增加1个百分点。④以管线长度0公里为标准, 每增加0.6公里, 含醇率增加1个百分点。基础含醇率为经验值25%。
(2) 周注醇计划。根据周指标进行单井注醇量调整, 各站保持总量, 自调单井注醇量, 如需超计划注醇总量5%时, 上报上调。
(3) 周送醇计划。实行每日配醇计划。根据周计划、甲醇罐底余量、折算出库甲醇量、12小时应急醇量、日注醇量、甲醇罐高限等方面, 执行周计划送醇。
(4) 单井停醇计划。利用Vtuwell软件对2005~2008年的投产气井进行停醇模拟并停醇。
2.1.2“五记录”增加综合评比实效。
(1) 《甲醇装卸记录表》规定接收甲醇量有计划值。即小于计划值不接收或接收后自行补缺, 减小出入压力。
(2) 制定《注醇泵运行计划表》, 分时段间歇注醇。间歇生产气井注醇为生产期间温度最低的四个小时。全天生产井, 10月—3月, 白天 (9:00—5:00) 注醇行程为30%, 夜间 (5:00—9:00) 为80%;3月—4月, 注醇泵夜间 (22:00—6:00、3:00~5:00) 开启;4月—10月, 部分气井根据Pipesim和Virtu Well软件模拟后停醇, 不停醇气井实行 (0:00—4:00) 4小时注醇。
(3) 建立《气井堵塞台账》和《目标分级制解堵分配记录表》。
2.2单位产水泡排剂消耗量:
主指标是单位产水泡排加注量和泡排成功率, 副指标是泡排加注工作量。前者占70%, 后者占30%。两个指标进行加权排名。
采取措施:“四管一制两监督”。
2.2.1“四管一制”分级细化气井管理, 加强气井监测力度。
“四管一制”主要指从技术水平上进行气井ABCD分级分类管理, 即:A类 (无需泡排气井) ;B类 (助排制度稳定气井) ;C类 (助排措施需要调整气井) ;D类 (助排长期无效果须技术攻关类气井) 。另实行《泡排气井责任制》:水平井由技术主办管理;工艺措施井由泡排技术员管理;疑难井由站分管技术员管理;常规泡排井由站长管理。
2.2.2“两监督”管理药剂出入和加注, 加大执行力度。
“两监督”指《药剂出入登记》和队伍群上报加注时间。
计算方法:主指标是单位产水泡排加注量, 副指标是泡排加注工作量。两项指标各占50%。主指标中, 只计算一段时间内加注泡排气井的泡排剂含量。副指标中, 扣除巡检班井口作业的施工次数。两个指标进行加权排名。
2.3单井日用电量:
每周将用电平分到单井上。制定节电“五分一线”制度:
2.3.1分时段注醇和泡排剂:10月—3月, 白天 (9:00—5:00) 将泵行程调到30%, 夜间 (5:00—9:00) 将泵调到80%;3月—4月, 泵在夜间 (5:00—9:00) 开启;4月—10月, 气井实行 (0:00—4:00) 4小时注药剂。
2.3.2电伴热分区启停:水套炉将余水吹扫净, 不启用;中压区以环境温度0度为界、低压区以环境温度~5度为界启停。
2.3.3计算分井型:将水平井和直井进行分开, 各自对比。
2.3.4各站描绘每日有功电量监测曲线图, 及时分析并调整。
3“PDCAC”点控管理取得成效
其评比方式分为管理经验 (同站同比) 和树标创效 (各站互比) 两方面。
同站同比: (本周数据~上周数据) ÷上周数据×100%。旨在各站对成本进行总体规划, 达到最佳指标时保证上下浮动不超过5%, 并以此作为经验值。
各站互比:按照三大指标数据, 直接进行对比排名。
同时将三大指标与生产、技术、安全、设备并列纳入月检中, 直接作用于“五项综合评比, 争夺红旗班组”。
4结语
4.1通过上述“PDCAC”制度的完善, 逐渐形成管理精细化, 加强各站比学赶帮超意识, 形成节能减排的良好氛围。
4.2通过“四划五记录”、“四管一制两监督”、“五分一线”制度使甲醇年度减少用量196吨, 泡排剂年度减少用量170吨, 电力年度减少7.08万度。2012年度共节约成本289万元。