选煤循环水中积聚的有机物含量分析

2005/9/24 10:08:01

摘要　阐述了采用气相色谱—质谱法定性定量分析选煤循环水中有机物的方法，鉴定出循环水中积聚的有机物主要是醇、酮等含氧化合物；积聚的有机物含量随采样的地点和时间不同而发生变化，一般来说，浓缩后清水中的含量相对大些。
关键词　气相色谱　有机物　选煤　循环水

1　引　言
　　目前，绝大多数选煤厂都实现了煤泥水系统闭路循环。浮选时加入矿浆中的浮选药剂一般都是成分复杂的有机混合物，由于受有机物本身的物化性质和循环过程中机械搅拌作用的影响，会有部分有机物在水中溶解。随着操作过程的进行，循环水中有机物的浓度将不断增大，这样会改变水的物理化学性质，进而对煤的分选造成一定影响。为了及时掌握有机物的积聚情况，本试验利用气相色谱、色—质联用仪对不同选煤单元水中的有机物含量进行了测定。

2　试验条件和方法
2.1　主要仪器与试剂
　　色—质联用仪为HP—5988A GC/MS联用仪（美国），色谱柱为25m×0.2mm×0.3μmSE—52石英毛细管柱。
　　气相色谱仪为GC—16A（日本岛津），色谱柱为SE—30填充柱（2m），检测器为氢火焰离子检测器（FID）。
　　浮选药剂TF₄，萃取溶剂：正己烷（分析纯），1000mL分液漏斗。
2.2　色谱操作条件
　　进样口温度260℃，柱温100℃，升温速度10℃/min，终温250℃，检测器温度250℃，载气N₂，流速30mL/min。
2.3　试验方法
　　用玻璃容器从太原选煤厂采集选煤循环水，采样点位置见图1。每次分别采集4个样品：1^#入浮水，2^#尾矿水，3^#浓缩后清水，4^#跳汰循环水，经静置自然沉降，吸取中间清水作为试验用循环水样。

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图1　采样点位置示意图

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第1次采样　　　　　第2次采样

图2　选煤循环水的气相色谱图

　　用90mL正己烷分两次萃取1200mL循环水样，再将萃取液转入蒸馏瓶中，控制水浴温度在70～75℃，蒸馏至无馏分为止，将剩余液移出定容，供色谱分析用。蒸馏出的正己烷经色谱分析，无杂质峰，可重复使用。

3　有机物浓度分析方法
3.1　浮选药剂成分分析
　　浮选药剂TF₄是化工生产的副产品X油和轻质油、柴油等混合调制而成的一种复极性浮选药剂。经GC/MS分析，可分离出40多种组分。经质谱鉴定出13种主要化合物（表1）。

表1　浮选药剂GC/MS定性、GC—16A定量结果

峰　　号	化学名称	化学式	分子量	Area(%)
1	乙醇	C₂H₆O	46	7.4027
2	环己烷	C₆H₁₂	84	0.6713
3	戊醇	C₅H₁₂O	88	12.2529
4	己烯醇	C₆H₁₂O	100	6.5074
5	环己醇	C₆H₁₂O	100	41.0421
6	环己酮	C₆H₁₀O	98	1.2211
7	环己基戊酸盐	C₁₁H₂₀O₂	184	3.7996
8	1，1—氧基环己烷	C₁₂H₂₂O	182	2.4012
9	2，3—二甲基己烷	C₈H₁₈	114	1.1347
10	己酸己酯	C₁₂H₂₂O₂	200	1.8618
11	1，1—二氧基环己醇	C₁₂H₂₂O₄	230	1.4022
12	4—十三烯—6—炔	C₁₃H₂₂	178	0.9527
13	1—己氧基—5—甲基己烷	C₁₃H₂₈O	200	10.794

3.2　循环水中的有机物含量分析
　　循环水的色谱分析结果见图2。从图2发现，每个水样的谱图中都有对应的8个谱峰，也就是说，溶解在水中的有机物有8种已被色谱检出，它们分别是戊醇、环己醇、环己酮、环己基戊酸盐、1，1—氧基环己烷、己酸己酯、1，1—二氧基环己烷、1—己氧基—5—甲基己烷。由于谱峰都比较小，即溶解量较少，因此本文仅计算这8种化合物在水中的总含量。
　　色谱定量分析方法一般有：内标法、外标法、峰面积归一化法等，但部分有机物的标样很难找到，所以利用峰的总面积来做有机物含量的相对计算。
　　计算方法：采用一点标准法。用已知量的浮选药剂配制标准水样，按照与循环水同样的处理方法进行萃取浓缩，作色谱分析；根据所有谱峰的面积（A_s）、药剂量（m_s）和循环水色谱图中8个峰的总面积（A_i），计算循环水中有机物的含量

，结果见表2。

表2　选煤循环水中的有机物含量　（mg/m³）

采样时间	1^#入浮水	2^#尾矿水	3^#清水	4^#循环水
1997.11.9	1.26	0.724	1.37	0.753
1998.4.5	1.54	0.983	2.42	1.55

4　讨　论
　　（1）分析结果表明：循环水中积聚的有机物主要是醇、酮等含氧化合物。在不同选煤操作单元，其循环水中积聚的有机物含量不同，一般来说浓缩后清水（3^#）中有机物含量较大些。这是因为在选煤流程中，3^#采样点水有一个小循环，这会加强有机物的积聚。积聚的含量还与采样时间有关，这主要是由于现场生产的状态随时会发生变化，如补加清水量不同、不连续生产、洗选的煤质不同等都会对水质产生影响。但试验发现，有机物的积聚量还不足以改变循环水的密度和表面张力。
　　（2）采用正己烷作为萃取溶剂对循环水样富集，水层在下，便于操作，简单易行。利用谱峰的总面积来计算循环水中有机物的相对含量，方法简单，结果可以说明浮选药剂在水中的积聚情况。
　　（3）采用色谱法对循环水中的有机物进行分析测定，可随时预测水质，给浮选操作条件的调整控制提供了微观依据，也能为浮选药剂的工作原理研究提供旁证。

* 煤炭部青年基金资助项目

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