关于煤泥浮选影响因素的研究.docx

1、关于煤泥浮选影响因素的研究中 国 矿 业 大 学 本 科生毕业论文姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 矿物加工工程 论文题目： 关于煤泥浮选影响因素的研究 指导教师： 职 称： 助教 2013年 12 月 徐州中国矿业大学成人教育学院毕业设计（论文）任务书函授站（点）本部 专业年级 矿加 学生姓名 任务下达时期：2013年 9月26日设计（论文）日期：2013年11月20日 至 2013年12月25日设计（论文）题目： 关于煤泥浮选影响因素的研究设计（论文）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、

2、研究煤泥浮选的影响因素，重点说明浮选药剂及浮选的粒度组成对浮选过程的影响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设计(论文)指导教师评阅书指导教师评语(包含基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；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设计(论文)答辩及综合成绩函授站(点) 本部 专业年级 矿加 学生姓名 说明书 页 图纸 张 其它材料 答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题

3、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 要煤泥浮选是利用煤与矸石表面的物理化学性质的差异，并通过添加特定浮选药剂的方法来扩大煤与矸石表面润湿性的差别，在气、固、液三相界面，选择性的富集低灰煤炭，从而实现煤与矸石分离的一种煤泥分选技术。浮选是煤泥精选最有效、应用最广泛的方法之一。在精煤产品中约五分之一是通过浮选产生的。同时煤泥的浮选对选煤厂的煤泥水处理系统起着重要作用。近年来，煤泥入选量不断增加，精煤质量也需进一步提高，同时仍需改进煤泥水处理方法和减少对环境的污染，因此浮选在选煤中的作用就显得更为重要。近年来，各国在浮选理论和工

4、艺技术方面的研究工作迅速发展，主要是广泛深入的研究煤的浮选性质，浮选过程的基本行为和作用机理，寻求新的浮选药剂，研制高效大型浮选机，简化浮选工艺系统以及浮选过程的自动检测和控制等。在所有这些方面都取得了重要的研究成果，积累了丰富的实践经验，促进了生产发展。浮选是目前公认的用于细粒煤泥脱硫降灰最经济、最有效的分选技术和方法之一，也是选煤厂取得最佳经济效益、社会效益和环境效益的有效技术途径。由于浮选是一个受煤泥性质、浮选药剂、粒度组成、浮选设备工作性能以及浮选工艺流程等多种因素综合影响的过程，所以煤泥浮选影响因素研究具有非常重要的现实意义。本文综述了当前煤泥浮选影响因素研究的最新进展，并重点研究了

5、浮选药剂、煤泥粒度组成、搅拌与充气量四个因素对煤泥浮选效果影响的规律。浮选药剂因素则重点分析了煤泥浮选最常用的捕收剂、起泡剂和调整剂的作用原理、常用的药剂种类、在矿浆中的作用及对煤泥浮选的影响。粒度组成因素则就不同粒级对可浮性的影响和细泥对浮选效果的影响两个方面进行了重点分析。本文的结论可用于指导现场浮选生产的实际操作，使浮选过程顺利进行并达到最佳的分选效果，从而改善和稳定产品质量，提高生产效率和经济效益。关键词：煤泥浮选；影响因素；浮选药剂；煤泥粒度组成1 绪论和浮选工艺现状 在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。与石油和天然气比较而言，我国煤

6、炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.60%。我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为亿吨，占世界总储量的11%，成为世界上第一产煤大国。 煤炭保我国炼焦用煤（气煤、肥煤、焦煤和瘦煤）的保有储量为2 549亿t，占全国有储量的25.4%，不仅比重不大，而且品种也不均衡。其中气煤占炼焦用煤的40.6%，而肥煤、焦煤和瘦煤三个炼焦基础煤，分别仅占18.0%，23.5%和15.8%。炼焦用煤的原煤灰分一般在20%以上，多属中灰煤，基本上没有低灰和特低灰煤，而且硫分偏高，约有20%以上的炼焦用煤硫分超过2%，而低硫高灰者，可选性一般较差。华北地区晚石炭世太原组和早二叠世山西组是炼焦用煤的主要

7、含煤时代。山西组煤的灰分、硫分相对较低，可选性较好，是我国目前炼焦用煤的主要煤源，但其结焦性一般不如太原组煤好；太原组煤属中中高硫者居多，脱硫困难。北方早、中侏罗世产有少量气煤，其灰分、硫分均较低，可选性也较好，但因粘结性差，很少能用于炼焦。此外，还有相当一部分虽属炼焦用煤，但因灰分或硫分过高，可选性很差，精煤回收率极低，从经济效益考虑不宜入选，只能当作一般燃料使用。因此我国优质炼焦用煤也不多。煤类占炼焦煤资源的分数，%煤类占炼焦煤资源的分数，%气煤、1/3焦煤瘦煤、贫瘦煤气肥煤、肥煤1/2中黏煤及未分类焦煤 。从表1.1可以看出我国炼焦煤资源中，以低变质程度的气煤和1/3焦煤的比例较多，肥煤

8、（包括气肥煤）的比例相对最少，为12.81%。可见，我国虽然煤种类齐全，但优质炼焦用煤不多，肥煤、气肥煤属于优质炼焦煤，稀缺煤种，应当引起各方面的高度重视，采取有效措施，切实加强保护和合理开发利用。煤炭是我国重要的基础能源。我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气，将我国煤炭资源与石油、天然气、水能和核能等一次能源资源相比，探明的资源储量折算为标准煤，煤炭占85%以上。我国能源禀赋并不乐观，主要的一次能源、石油、天然气、煤炭的储采比均低于世界平均水平。值得注意的是，尽管我国的一次能源禀赋结构被称为是“富煤，贫油、少气”，但既有的能源禀赋结构造成煤炭在我国一次能源消费结构中所占的绝对比重达到约7

9、0%，“以煤为主”的能源消费结构与欧美国家“石油为主，煤炭、天然气为辅，水电、核能为补充”的情况差别显著。（1）煤炭资源丰富，人均含量较低104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8%，世界煤炭探明储量为9090.6亿t，储采比为147年，其中储量最大的前十个国家依次为美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、南非、乌克兰、哈萨克斯坦、波兰、巴西，其中，美国、俄罗斯、中国分别占世界煤炭资源已探明储量的27.1和17.3和12.6%总体来说，我国的煤炭资源储量丰富，但人均占有量低，经济可采储量较少可持续使用年限随着煤碳的加速开采而快速下降。中国人口众多，煤炭资源的人均占有量约为234.4t，而

10、世界人均的煤炭资源占有量为3127t，中国仅为世界平均水平的60%，美国人均占有量更高达1045t，远高于中国的人均水平。所谓经济开采储量是指经过勘探可供建井，并且扣除了回采损失及经济上无利和难以开采出来的储量后，实际上能开采并加以利用的储量。在目前经勘探证实的储量中，精查储量仅占30，而且大部分已经开发利用，煤炭后备储量相当紧张。据中国第三次煤田预测资料，埋深在2000米以内的煤炭总资源量为5.57万亿吨。(2)煤炭品种较多，焦煤相对稀缺中国煤炭资源的种类丰富，但优质焦煤较为稀缺。在现有已探明储量中，烟煤占73.73%，无烟煤占7.92%，褐煤占6.81%，未分种类的煤占11.9%。烟煤中，

11、储量占据前两位的分别是不粘煤和长焰煤，分别占25.53%和21.59%；焦煤，肥煤，气煤，瘦煤等炼焦用煤的储量较低，这四种煤的总储量只占20.43%，优质的炼焦煤如焦煤和肥煤只占总储量的7.97%。我国烟煤的最大特点是低灰、低硫，原煤灰分大都低于15，硫分小于1%。部分煤田，如神府、东胜煤田，原煤灰分仅为3%5%,被誉为天然精煤。烟煤的第二个特点是煤岩组分中丝质组含量高，一般在40%以上，因此中国烟煤大多为优质动力煤。 灰分小于10%的特低灰煤占探明储量的17%左右，大部分煤炭的灰分为10%30%。硫分小于1%的特低硫煤占探明储量的43.5%以上，大于4%的高硫煤仅为2.28%。我国炼焦用煤一

12、般为中灰、中硫煤。中国典型的无烟煤和老年无烟煤较少，大多为三号年轻无烟煤，其主要特点是，灰分和硫分均较高，大多为中灰、中硫、中等发热量，高灰熔点，主要用作动力用煤，部分可作气化原料煤。（3）煤炭资源地理分布不平衡中国煤炭资源北多南少，西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。从煤炭资源的分布区域看，华北地区最多，占全国保有储量的4925，其次为西北地区，占全国的3039，依次为西南地区，占864，华东地区，占57，中南地区，占30，东北地区，占297。按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏6省区最多，这6省的保有储量约占全国的81.6%。从各大行政区内部看，煤炭资源分布也

13、不平衡，如华东地区的煤炭资源储量的87集中在安徽、山东，而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区；中南地区煤炭资源的72集中在河南，而工业主要在武汉和珠江三角洲地区；西南煤炭资源的67集中在贵州，而工业主要在四川；东北地区相对好一些，但也有52的煤炭资源集中在北部黑龙江，而工业集中在辽宁煤泥浮选工艺过程的特点 浮选是处理细粒级煤(0.5 mm)的最有效的方法之一。但是浮选过程是在固-液-气三相中完成的，它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。除此之外，浮选过程具有非线性特点。药剂添加量与浮选精煤灰分之间、入浮浓度与

14、产品灰分之间等存在强烈的非线性关系。另外，浮选过程还是一个大时滞系统，物料大约需要经过十几分钟才能完成全过程，工艺参数的调整往往严重滞后于干扰变化。煤泥浮选过程所具有的这些特点给浮选过程动态模型的建立，以及给基于以数学模型为基础的控制策略的实现带来了很大的困难。国内浮选技术面临的问题及发展方向如今社会发展对矿产需求量日益增大，与矿物分选难度日益加大之间的矛盾成为选矿业面临的最大难题。矿物分选技术的发展直接影响着选矿这一行业的发展前景。我国矿产资源的特点日益向着“贫、细、杂、难”的方向发展，针对我国矿产资源的特点来评估浮选技术的发展方向，找出逐步完善矿业发展的先进技术，以满足产品质量、生态环保、

15、能耗标准等要求，适应市场条件和外部制约因素，促进矿业的可持续发展，意义重大。 煤泥浮选技术的发展在于三方面：浮选药剂及药剂制度的发展、浮选设备的发展和浮选流程的改进发展，而浮选设备的发展是煤泥浮选只能怪的主要方向之一。有关成熟和新兴的浮选设备进行评述后可以断定，设计工作应沿着制造大容积浮选机和提高设备的单位生产能力、降低能耗、简化结构和实现最佳充气的思路进行。经验表明，提高浮选设备的单位生产能力就能降低单位费用。在世界上，容积达到300m的浮选柱已在工业应用中，目前正在研制槽容积达到500m的浮选机。气升式浮选机的开发仍是改进浮选设备的主导方向。已普遍扩大了气升式浮选机的应用范围。一般地说，它

16、们的应用都能提高选择性、回收率、单位生产能力和降低能耗。 在计算机结构和检测仪器的技术特征达到要求后，控制系统的技术水平则主要取决于控制策略，我国煤泥浮选控制策略的发展经历了两个阶段，即经典控制策略和以模型为基础的现代控制策略，但是它们的理论基础是要求控制对象精确的数学模型。 影响浮选指标的工艺参数很多，而且许多过程变量的检测又非常困难。各工艺参数的最佳配合是浮选操作的难点，也是获得较高回收率的技术关键。到目前为止，还没有建立一个能全面准确地反映浮选过程的数学模型，以模型为基础的现代控制策略设计的控制系统往往达不到理想效果，甚至无法使用。因此将人工智能引入浮选控制中势在必行。 国外在浮选控制方

17、面已经有用模糊逻辑这种科学技术来实现人工智能，但无法获得更深的技术资料。而在国内，以人工智能为基础的计算机控制已经应用到许多领域，但在选煤行业的工艺过程控制中还没有出现。同时，田庄选煤厂于1995年从澳大利亚引进了我国第一也是唯一的一台Amdel煤浆测灰仪，但是目前仅用于检测，还没有实现对浮选精煤产品质量和产率实现控制。所以，利用该配套的浮选工艺参数控制系统已迫在眉睫，它具有广泛的应用前景和理论研究价值。煤泥浮选的基本原理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。浮选既是一种煤泥分选方法

18、，也是选煤厂洗水净化的有效方法。随着采煤机械化程度的不断提高，煤矿开采深度的加大，原煤中（亮煤暗煤丝炭（4）煤中矿物组成对浮选的影响煤中主要影响其可浮性的矿物质有两类：泥质矿物和硫化矿物。前者包括高岭土、水云母、绿泥石、蒙脱石、泥质页岩等；后者主要为黄铁矿、白铁矿等。尤其是黄铁矿，在高硫煤中大量存在。其它像石英等矿物杂质，由于其表面性质与煤差异大，很容易分开。煤泥中黏土矿物含量高时，要采用加调整剂（如硅酸钠，即水玻璃、磷酸钠、醇类等）将其分散、沉淀。 在操作制度上,细泥含量多时，采用低浓度(80g/L，一般5080g/L)，以降低粘度，提高精矿品位;或用清水冲洗泡沫层，提高二次富集作用。 药剂

19、制度上，采用分次加药，并加大油比，提高醇类的胶溶作用。 刮泡不要太深。 一次处理, 不要循环。总之，细泥含量高时，应采用低浓度，高油比，浅刮泡，一次完的操作制度。煤中矿物质对浮选的影响主要是粒度嵌布特性和泥化特性。矿物质以细粒或微细粒嵌布时，如果解离不彻底则难以分离，解离度过细时又会降低选择性。泥质矿物易泥化，含量较高时使浮选过程受到干扰，严重影响分选作业，有时甚至要采用脱泥作业预先脱泥。此外，硫化矿的可浮性和煤相近，加上其组成和结构的碳质污染，使其可浮性更接近煤，影响精煤质量，必须采用好的药剂或流程抑制硫化矿物。（1）浮选粒度的确定：一是根据矿物和脉石嵌布特性所需的单体解离度；二是根据矿物的

20、密度确定气泡负载能力。未经解离的矿物虽然适合气泡附着与负载，但其分选效果不理想；但若解离过度，粒度太细甚至泥化，也影响浮选。煤泥浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异而进行分选的。矿物颗粒的表面性质在很大程度上取决于粒度， 随着矿物粒度的减小，其表面的理化性质受粒度的影响会更大。对煤泥浮选而言。在一定工艺条件下，粒度组成不同，就会得到不同的浮选效果。大量实验室试验和工业生产均证实，不同粒级的浮选行为不同。通常粗粒级浮选速度慢，但选择性好，但过粗可能浮不出而在尾煤中“跑粗”；细粒级浮选速度快，选择性差，过细时易失去选择性。只有在中等粒度才具有最佳可浮性。为了研究各粒级的浮选特征，根据小筛分粒度

21、分级，对各粒级物料进行密度分析，实验结果见下表3。表 3 各粒级煤泥浮物累积粒度mm累积累积密度级g/cm3产率%灰分%产率%灰分%产率%灰分%产率%灰分%图 3 各粒级煤泥浮物累计产率-浮物累积灰分曲线图两个粒级产率较高，细粒级占到了23.24%，仅次于g/cm3、0.074mm三个粒级中，含量均含量大于20%，属于较难选，说明粗粒级中有均匀分布的微粒嵌布，解离不充分，将在一定程度上影响分选难度。粒级轻密度物含量最少，而重密度物+ g/cm3相对好选，粗粒级0.5-0.25较难选。实践证明：各种粒度的浮选行为有较大的差别。通常粗粒级浮选速度慢，但选择性好，但是如果矿粒过粗时浮不出，易损失在尾

22、矿中，俗称“跑粗”。细粒级物料浮选速度快，选择性差，过细时则失去选择性。只有中等颗粒的矿粒才具有最佳的可浮性（2）煤泥浮选入料的粒度一般在00.5mm，是煤在开采、运输、分选过程中自然形成，并由选煤的工艺技术所确定的。通常不需专门磨矿工艺。但随着洁净煤技术的发展，尤其是脱硫(黄铁矿)的需求，对煤泥进一步磨矿解离也是一个趋势。浮选适用于粒度小于的煤泥，不同的粒级具有不同的浮选行为。粗粒级煤泥选择性好，但浮选速度慢，过粗时超过气泡的承载能力，浮不起来，损失尾矿中；细粒级选择性差，但浮选速度快，过细时失去选择性，只有中等粒度的煤粒才具有较好的可浮性10-12。气泡上矿粒附着的牢固程度，直接影响浮选效果。为保证浮选能够顺利进行，入浮的矿粒要求有适宜的粒度。试验表明：-的煤粒在不同浓度下均具有