超聲預處理對煤泥浮選過程的強化作用研究.pdf

1、我國煤炭儲量相當豐富,但煉焦煤等稀缺煤種的含量較少。針對稀缺煤種的高灰難選細粒煤泥的分選問題,科研人員尋求表面改性、高效調(diào)漿、高效礦化及新的工藝與設(shè)備等手段來改善浮選效果,提高浮選精煤產(chǎn)率。超聲波預處理是一種有效的物理調(diào)節(jié)手段,本文系統(tǒng)地研究了超聲波的空化效應對浮選效果的影響,討論分析了超聲預處理對煤粒表面性質(zhì)、可浮性、藥劑及礦漿體系的強化作用,以揭示超聲波強化煤泥浮選的機理,為浮選過程超聲波預處理技術(shù)的工業(yè)化應用提供理論指導。

2、　　本文首選對某煉焦煤選煤廠的原煤樣品的煤巖特性、組成機構(gòu)及其礦物賦存形態(tài)進行研究。借助煤巖顯微組分分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等現(xiàn)代分析測試手段發(fā)現(xiàn):原煤和精煤在顯微組分含量方面有較大區(qū)別,該原煤樣品的有機組分含量約為93.4％,無機組分含量約為6.73%,其中以粘土類高嶺石為主,此外還有較多的硫化物,分別占3.77%和2.96%。
　　用不同功率超聲波對礦漿進行處理,并分析浮選效果,結(jié)果表明:精煤灰分較處理前變化不大,

3、但精煤產(chǎn)率提高17.9%左右。而且隨著時間的增加,精煤產(chǎn)率先增大后下降,在3~4min時達到最佳效果。對比三種超聲預處理-浮選工藝制度,發(fā)現(xiàn)將捕收劑加入礦漿中攪拌后進行超聲處理,得到的浮選效果最好。
　　考察了超聲預處理對煤泥表面性質(zhì)的影響。掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn),超聲波首先對煤表面有清洗和剝蝕作用,可清除粘附在煤表面的細粒礦物,并剝蝕掉煤中的一些礦物質(zhì)。紅外分析發(fā)現(xiàn),超聲處理后煤表面的含氧官能團減少。超聲處理后煤樣接觸角減小,一方面由

4、于空化作用的機械效應脫除了煤樣中的部分礦物質(zhì),另一方面空化產(chǎn)生的·O自由基與煤中酚、醇、醚、酯基作用,生成CO2和H2O,煤中含氧量減少,煤可浮性變好。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),Al、Si等元素含量減少,這是由于超聲空化的機械效應脫除了煤樣中的部分礦物質(zhì),并導致煤中孔隙度增加,與 BET結(jié)果一致。離子色譜結(jié)果顯示,超聲空化作用使得煤中部分礦物質(zhì)離子更易溶解于礦漿中。
　　研究了超聲預處理對捕收劑的吸附量和分散性影響,柴油捕收劑經(jīng)超聲處理后

5、,柴油在煤表面的吸附量降低。觀察處理后柴油的分布,發(fā)現(xiàn)油滴分散更加均與,油滴粒徑減小50%左右,柴油的比表面積增大,相同體積柴油的有效吸附面積增大,在煤表面鋪展性更好,因此節(jié)約藥劑用量。
　　分析超聲預處理對礦漿特性的影響,超聲處理后礦漿含氧量減少;礦漿的pH增加,這是由于超聲空化產(chǎn)生的·OH和·H自由基作用的結(jié)果;礦漿溫度隨時間增加呈線性升高,最高達10℃左右,這是由于空化泡崩潰時產(chǎn)生的高溫使得礦漿整體升溫;另外觀察超聲處理后的

6、礦漿,發(fā)現(xiàn)煤粒表面產(chǎn)生許多微泡,是由于礦漿中的微泡核在聲場作用下析出,有利于氣泡礦化。
　　為了尋找最優(yōu)的超聲預處理-浮選工藝條件,以超聲處理條件及浮選工藝條件為主要因素,以可燃體回收率和完善度為考察指標,設(shè)計正交試驗,找到最優(yōu)的超聲浮選條件組合。最優(yōu)方案的精煤產(chǎn)率為71.13%,灰分為8.65%,可燃體回收率達到了82.24%,完善度為53.84%。每年可提高精煤產(chǎn)量68.9萬噸,可增加企業(yè)效益7000多萬元,可節(jié)約柴油62.5