煤泥浮选影响因素的研究do.docx

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煤泥浮选影响因素的研究do

中国矿业大学成人教育学院

本科生毕业论文

姓名：

聂俊香学号：

001112360

专业：

矿物加工2011-1班专本（汾西）

论文题目：

煤泥浮选影响因素的研究

指导教师：

盖艳武职称：

讲师

2012年12月徐州

中国矿业大学成人教育学院

毕业论文（设计）任务书

函授站（点）本部专业年级矿物加工2011-1班专本（汾西）学生姓名聂俊香

任务下达时期：

　　　2012年　9月　1日

论文（设计）日期：

　2012年9月1日至　2012年12月31日

论文（设计）题目：

　　煤泥浮选影响因素的研究　　

论文（设计）专题题目：

设计（论文）主要内容和要求：

1、查阅国内外文献资料，掌握与课题研究相关研究进展，撰写综述报告，并制定切实可行的研究方案；

2、研究煤泥浮选的基本方法以及主要的浮选设备，考察煤泥浮选的影响因素，包括药剂、矿浆性质、搅拌等对煤泥浮选的影响。

3、按照学校规定的格式撰写毕业论文。

字数不少于25000字。

指导教师签字：

中国矿业大学成人教育学院

毕业论文（设计）指导教师评阅书

指导教师评语（包含①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）；

建议成绩：

指导教师签字：

年月日

中国矿业大学成人教育学院

毕业论文（设计）答辩及综合成绩

函授站（点）本部专业年级矿物加工2011-1班专本（汾西）学生姓名聂俊香

说明书页图纸张其它材料

答辩情况

提出问题

回答问题

正确

基本

正确

有一般性错误

有原则性错误

没有

回答

答辩委员会评语及建议成绩：

答辩委员会主任签字：

　年月日

摘要

煤炭是我国的主要能源，在我国能源结构中的主体地位不会改变，但随着开采量不断增加，煤炭储量越来越少，煤质变得越来越差，为了获得优质高效的煤炭产品，减少燃烧等带来的环境污染，煤炭洗选的任务异常艰巨。

浮选是处理细粒级煤（<0.5mm）的最有效的方法之一，是根据矿物表面性质的差异来使目的矿物和脉石矿物分离的方法，有絮凝浮选、油团聚浮选、载体浮选和泡沫浮选等，是细粒级物料分选过程中应用最广的选矿方法。

浮选是一个极为复杂的物理化学过程，因此影响浮选工艺效果的因素很多，而且因素之间又存在耦合现象，使得它们的作用机理更加复杂。

再加上，浮选过程具有非线性特点、存在强烈的非线性关系，而且浮选过程还是一个大时滞系统，这些使得煤泥浮选复杂化。

本文通过介绍煤泥浮选方法以及煤泥浮选设备，着重研究了影响浮选工艺过程的因素，可以归纳为以下几个主要方面：

1）矿物的物质组成；2）矿浆制备；3）浮选药剂制度；4）浮选机所造成的工作条件；5）浮选工艺流程。

关键词：

煤泥；浮选；因素；转速；粒度

目录

1绪论1

1.1煤泥浮选方法1

1.1.1油团聚法1

1.1.2选择性絮凝法2

1.1.3选择性聚团法2

1.2煤泥浮选设备2

1.3煤泥浮选影响因素的分析4

1.3.1药剂对浮选的影响4

1.3.2粒度对浮选的影响9

1.3.3浓度对浮选的影响10

1.3.4搅拌和充气对浮选的影响10

1.4煤泥可浮性评价指标11

2药剂对煤泥分选的影响11

2.1药剂试验12

2.1.1捕收剂的影响12

2.1.2起泡剂的影响研究14

2.1.3药剂用量的影响研究16

2.1.4调整剂的影响研究17

3矿浆对煤泥浮选的影响19

3.1矿浆浓度试验19

3.1.1试验条件19

3.1.2试验结果21

4搅拌对浮选过程的影响22

4.1搅拌速度的定义22

4.2搅拌速度的影响分析23

4.3试验结果23

4.3.1搅拌方式25

4.3.2搅拌时间25

4.3.3搅拌速度25

结论27

参考文献29

致谢31

1绪论

煤炭是我国的主要能源，占一次利用的70%以上，到2050年，这一比例不会低于50%[1]。

可以预测，在未来相当长的时期内，煤炭在我国能源结构中的主体地位不会改变[2]。

但随着开采量不断增加，煤炭储量越来越少，煤质变得越来越差，为了获得优质高效的煤炭产品，减少燃烧等带来的环境污染，煤炭洗选的任务异常艰巨。

现阶段，煤炭物理洗选中粗粒煤分选大多采用重介分选，尤其是重介质旋流器的应用，发展迅速，技术成熟，有取代跳汰机成为第一选煤设备之势[3]；而细粒煤分选则一直是世界性的难题，一直以来，选煤厂中精煤泥灰分居高不下，总是存在“重介背灰”的现象。

浮选是根据矿物表面性质的差异来使目的矿物和脉石矿物分离的方法，有絮凝浮选、油团聚浮选、载体浮选和泡沫浮选等，是细粒级物料分选过程中应用最广的选矿方法[4-5]。

1.1煤泥浮选方法

1.1.1油团聚法

油团聚降灰工艺是一种高非极性油用量的分选工艺。

它是一种物理分选方法，具有高脱灰率和高可燃体回收率的特点。

该工艺的特点是将烃类化合物或非极性油加入煤粒悬浮液中，并对悬浮液进行强烈搅拌，以生成合适粒度和强度和煤粒聚团，细粒矿物仍以分散颗粒形式存在，通常用筛分进行分离。

影响油团聚的主要因素有：

煤的粒度、煤种、油的种类和用量、搅拌时间和矿浆浓度等，而采用多次油团、加酸油团、磨矿时加药等方式可进一步降低精煤灰分[6]。

李蒙俊等人[7]应用油团聚技术对湖南白沙某烟煤进行降灰研究，在将试验条件及工艺参数最佳化后，以煤的粉碎粒度达到100%通过250目，1%的添加物，50%的水量，每段浮选时间均为16min进行实验。

在原煤灰分30.79%的情况下，精煤灰分可降至4.06%，产率46.21%；中煤灰分10.62%，产率21.73%；尾煤灰分83.28，产率32.06%。

中国矿业大学北京校区在油团聚方面做了很多工作，发现对于氧化程度高的煤粒，要加入少量醇类使表面疏水才能进行油团聚。

此外，发现煤的结构特性对油团聚降灰方法的影响很大，煤中有机官能团特别是含氧官能团对油团聚降灰的影响很大。

若含氧量大则不能形成油团，需要加入少量调整剂改善煤的表面性质后才能进行油团聚，达到有效降灰的目的。

煤表面浸出的钙、镁离子影响煤的降灰率，需用碳酸钠和少量酸加以抑制。

油团聚的磨矿方式对降灰的影响也很大，若用铁球磨矿，易使铁介质吸附在煤的表面，使精煤灰分升高。

若改用瓷球磨矿，由于瓷球是刚玉制成，它极亲水，不易吸附在煤的表面，通常不会污染精煤，这样可降低精煤的灰分。

此外，煤的变质程度和煤水界面张力对油团聚降灰的影响很大。

通过理论和试验可知，在油团聚降灰工艺中，用油水界面张力大的油作团聚剂，可取得良好的分选效果，得到灰分很低的精煤。

变质程度深的煤，表面疏水，易于团聚；变质程度浅的煤表面亲水，需加入醇类调整剂改善煤的表面性质使其疏水，得到团聚的目的[8]。

1.1.2选择性絮凝法

选择性絮凝是在含有两种或多种组分的悬浮液中，根据待分离物料表面的物理化学性质不同，选择其中一种组分进行絮凝，而其他组分仍然留在溶液中成悬浮状态，再将絮凝物和悬浮液分离，完成选择性絮凝分选过程。

在选择性絮凝分选体系中，同时有分散、絮凝两个作用。

为了使两种不同组分进行分离，必须使其中一种组分呈分散状态，另一种组分则起絮凝作用。

因此，通常需要添加两种以上药剂，其中一种为分散剂，吸附在一种组分的表面上，使之稳定地处于分散状态;另一种为絮凝剂，吸附在另一种组分的表面上，使之进行絮凝。

这种选择性的吸附作用是由于矿物表面性质差异造成的[9-11]。

蔡璋等人对煤泥选择性絮凝进行系统研究后，得出以下结论：

（1）在适当的药剂条件下，选择性絮凝分选可用于制取超纯精煤，灰分低于3%，可燃体回收率均在90%左右，产率最高为94%。

（2）选择性絮凝方法对极细粒煤泥分选具有较好的选择性。

经一次分选后，精煤灰分一般为12%～13%，可燃体回收率达90%以上，效果较好。

（3）与八一选煤厂极细煤泥浮选结果相比，其效果优于浮选，在精煤灰分较低，尾煤灰分相当时，产率可比浮选高4%～5%。

（4）选择性絮凝时，杂质的嵌布粒度对分选效果有较大的影响。

杂质呈极微细嵌布，且含量较高时，常造成分选困难，效果有所下降。

但仍然可以得到比较满意的结果。

1.1.3选择性聚团法

选择性聚团分选法的基本原理是：

将矿物悬浮体中一种或几种性质相近的矿物微粒选择性地絮凝成团，而另外一些矿物微粒仍保持分散状态，然后用常规分选方法将聚团与分散颗粒分离。

这种方法是一种药耗较低的物理分选新方法，具有工艺设备简单、分选效果好、环境污染低等优点，在微细粒矿物分选方面，较其他工艺方法显示了明显的优越性，具有广阔的应用前景。

选择性聚团法与选择性絮凝法的主要区别在于选择性聚团所用团聚剂为烃类油，而选择性絮凝所用团聚剂为高分子化合物；选择性聚团先形成聚团而后用浮选的方法将煤与矿物质分离，而选择性絮凝是使煤粒形成絮团后下沉，而后将絮团与矿物质分离[12]。

王怀法等人[13]采用选择性聚团法对山西某高灰、超细、极难选煤进行了一系列实验研究。

实验中分别采用煤油、柴油、索罗明、油酸钠为团聚剂和浮选捕收剂，六偏磷酸钠为分散剂，仲辛醇为浮选起泡剂。

结果表明：

索罗明油降灰效果最明显，原煤灰分30.88%，最终可得到灰分为12.28%，产率为55.31%的精煤。

1.2煤泥浮选设备

浮选机是实现浮选的主要设备，充气和搅拌机构决定了浮选机的类别、特点和效果。

浮选时，经过药剂预处理的矿浆在浮选机内搅拌和充气，部分矿物经气泡矿化后成为矿化气泡，上升到浮选机顶层形成泡沫层，以自溢的方式或经刮板流出。

从浮选的过程来看，浮选机应满足以下几个要求[14-16]：

（1）具有良好的搅拌和充气性能。

浮选过程是一个三相体系，其中气泡既是固液两相的分选界面，又是运载疏水性矿物的工具。

因此，浮选机必须能够形成足够多、具有一定速度和适宜韧性的气泡，来增大气泡与矿粒的接触机会。

充气量愈大，气泡分布就愈均匀，空气弥散度就愈好。

搅拌能使药剂充分溶解和矿粒在槽内得到均匀分布，恰当的搅拌强度能够获得良好的浮选效果。

（2）要求能够形成较稳定的泡沫层，以利于精矿二次富集，提高浮选效率。

（3）能稳定工作，连续给、排矿；便于调节，能够适应原矿性质的变化。

在原矿一定的变化范围内，能够生产合格的精矿[17]。

下面介绍几种常见的浮选机：

（1）机械搅拌式浮选机[18]

机械搅拌式浮选机分为压气式和自吸式两种，矿浆的充气和搅拌都是靠机械搅拌装置实现的。

自吸式浮选机搅拌力度强，依靠叶轮自吸作用实现中矿返回，能使高密度、大粒度矿粒上浮，得到较好的精矿指标；但同时磨损较大，维修麻烦。

压气式浮选机依靠外压空气进行充气，调节方便、充气量大，精矿产率较高和工艺调整方便，但管路较复杂。

恰当的充气条件下，矿浆中的平均含气量为20%～30%。

增加充气，会造成气泡兼并；过分充气会增加泡沫层中的细泥夹带，，造成液面不稳和精矿质量下降。

刘春艳[19]等人利用流体力学软件，对XJM型浮选机内的流场进行了数值模拟，认为：

XJM-8浮选机槽内流体运动形式为“W”形，下部纵向涡流流动，上部平稳流动；流体在稳流板作用下沿水平断面均匀分布。

杨福新[20]通过对影响机械搅拌式浮选机能耗的叶轮结构和形式进行分析，认为影响浮选机能耗的主要原因是流体动力学；