选煤厂浮选工艺研究现状
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民营科技２０１３车第６期 科技论坛 选煤厂浮选工艺研究现状 王金财 （龙煤集团七台河分公司龙湖选煤厂，黑龙江七台河１５４６００） 摘要：简述浮选工艺原理，总结了浮选药剂的种类和作用，阐述了提高浮选药剂作用效果的意义，乳化是加强药剂分散度，提高 药剂效能的重要途径，同时列出了细粒煤的浮选选择性不好的主要原因。 关键词：选煤厂；浮选；浮选药剂；浮选效果 １浮选工艺原理 浮选是细颗粒煤分选的重要方法。从地壳内任何矿床所开采的 矿物原料，往往都是多种固体相的极不均匀的混合物，当矿物组分得 到充分解离后，原料中所含有价成分的经济回收，很大程度取决于分 离和富集方法与工艺。而实际分选过程不可能实现原料各组分的充分 解离，有价组分与其他组分相互浸染，就存在复合颗粒，这些颗粒的分 选可能ｌ生就会随分选条件不同而不同。浮选过程是在固、液、气三相体 系中完成的复杂的物理化学过程。－ｇ＃三种单元作业：１）颗粒界面性 质的调节，如润湿性、表面电性、吸附特性的调节；２）利用颗粒之间作 用的变化，调节并控制颗粒体系的分散和聚团状态；３）通过适当的物 理场作用在相界面（气／液界面，液／液界面）实现颗粒分选。 ２浮选药剂 ２．１浮选药剂的种类及作用。浮选药剂的种类有很多，既有有机化合 物又有无机化合物，即有酸和碱，又有不同的盐类等。根据药剂的用途 分类，通常分为：捕收剂、起泡剂、调整剂。 浮选药剂的作用主要是提高煤表面疏水性和煤在气泡上粘着的 牢固度，在矿浆中形成大量气泡，防止气泡兼并和改善泡沫的稳定性， 使煤粒有选择性的粘着气泡而上浮。因此在调节煤与矿物杂质的表面 性质，提高煤的浮选速度和选择性等方面，浮选药剂起着极为重要的 作用。 ２．２提高浮选药剂作用效果的意义。１）使得分选成本提高。２）大量药 剂被细粒物料吸附优先浮出后，使得粗矿粒的浮选过程药剂不足，加 剧了粗粒煤的跑粗损失。 鉴于浮选药剂使用效率低，各国专家都积极研究有效的解决办 法。目前，解决相粒煤跑粗、提高细粒级煤的选择Ｉ生的主要手段有：１） 改善充气方式。实际上是增加矿粒与浮选载体的碰撞接触机率。目前， 常用的产生气泡的方法有３种：机械搅拌作用将空气流粉碎形成气 泡；空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡；气体从矿浆中析出形成 微泡。但充气方式的改变，使工艺更为复杂。２）增加浮选药剂与煤粒的 接触机率。这就要求浮选药剂在矿浆中具有较高的分散度。传统的方 法是采用叶轮搅拌器，使浮选药剂分散成较小的液滴。尽管这种措施 可以一定程度上增加药剂的分散度，减少药剂用量，但是仍然不能有 效解决药剂使用中存在的问题。 以煤油为例，它与水之间的表面张力高达４０ｄｙｎ／ｃｍ （１ｄｙｎ＝１Ｏ Ｎ），即使用物理手段（如搅拌桶、矿浆准备器）将捕收剂强 制分散于矿浆中，由于水、油之间表面张力的存在，也会导致捕收剂小 液滴在几秒钟内迅速聚集成较大颗粒的油滴，致使捕收剂在矿浆中的 分散度降低。增加药剂用量可改善粗矿粒的浮选，但会恶化细矿粒浮 选，增加成本。因此，要使浮选药剂发挥高效率，应该满足以下几点：１） 药剂在矿浆中有较高的分散度，增加矿粒与药剂的碰撞机率。２）煤粒 吸附捕收剂的量要适宜。３）选择ｆ生要好。 国内外的一系列研究表明，对浮选药剂进行预处理，尤其是乳化 处理能够满足上述要求。乳化是加强药剂分散度，提高药剂效能的重 要途径，而加入一定量的高分子絮凝剂，通过高分子基团的吸附作用 可以在一定程度上使疏水颗粒选择性聚团，改善浮选效果。 ３煤炭浮选中存在的问题 浮选是继重选之后发展起来的一种选矿技术。随着矿产资源越 来越贫杂，有用矿物在矿石中分布越来越细、越来越杂，加之材料和化 工行业对细粒、超细粒物料分选的要求和精度越来越高，浮选方法越 来越显示出优越于其他选矿方法的特点，成为目前应用最广、最有前 途的选矿方法。尽管如此，浮选中仍然存在着许多有待解决的问题：一 方面，目前广泛使用的浮选药剂分散方式是叶轮搅拌式，其能量耗散 率低，油滴破碎粒度较大，绝大多数油滴粒度在１００微米以上，使得浮 选药剂在矿浆中的分散度较低，而且随着直接浮选工艺的推行，入浮 煤泥水的浓度较低，使得矿浆量与浮选药剂量的比率增大，药剂与矿 浆难以充分混合，从而降低了浮选药剂的作用效果，使得浮选效果较 差；另一方面，我国煤炭浮选人料绝大多数细粒级含量较大，灰分较 高。 现在选煤厂采用的工艺流程基本上都是＜０．５ｒａｍ级煤泥浮选。 由于粗粒级和细粒级分选特性Ｅ的差异，现行工艺条件达不到既满足 粗粒级又满足细粒级的分选要求。例如：某选煤厂浮选精煤中 ０．１一Ｏｍｍ灰分比０．５～０．１ｍｍ的灰分高出 以上；矸石泥化程度严重 的某选煤厂，０．１一Ｏｍｍ浮选精煤灰分比０．５ ０．１ｍｍ的浮选精煤灰分高 ３％～ 以上。这些数据都说明，细粒级的分选效果不理想，浮选精煤 受到的污染非常严重。 一般来说，灰分低的煤含杂质少，强度比较小，容易碎成细粒，也 就是说，从细粒级中选出的浮选精煤灰分应该比 中选出的浮选 精煤的浮选精煤灰分低。而实际生产中，有时却相反，其原因就是浮选 矿浆中的泥质矿物对浮选精煤产生了污染。研究结果表明，细粒煤的 浮选选择ｌ生不好的主要原因有以下几个方面：Ｉ）煤粒要粘于气泡上必 须克服煤粒表面的水化层和气泡表面的环流效应，而细颗粒质量小造 成疏水性矿粒难于粘附于气泡表面形成矿化气泡。细颗粒脉石受水介 质粘滞作用大，一旦粘附于气泡又很难脱落，“二次富集”作用减弱，非 常容易夹杂于矿化气泡之间上 人泡沫层形成夹带；这就使应该进 入泡沫层的精矿没有全部进＾泡沫层，而不应该进入泡沫层的泥质高 灰分矿物进入了泡沫层，造成精煤质量降低，即浮选的选择ｌ生差。２）表 面能高造成脉石矿粒与有用矿粒之间非选择陛团聚严重、表面亲水性 增强、吸附能力增加、选择性相应降低。这是细粒矿物浮选效果不好的 主要原因。３）由于非选择陛附着的大量存在，泥质矿物附着在气泡表 面，使泡沫的粘度增大稳定性提高，不仅“二次富集”作用减弱，细粒精 煤灰分升高，浮选选择性变差，而且给下一步产品的脱水造成一定困 难。４）煤炭浮选通常采用非极ｌ生捕收剂，如煤油轻柴油等。由于油类捕 收剂表面有较强的疏水陛，使捕收剂在调浆筒中分散性能不好，不能 形成细小的分散相，从而使油类捕收剂与矿粒接触的机率减少，降低 了矿粒矿化程度。 ４结论 浮选是依据矿物表面物理化学性质的差异进行分选的方法。矿 物能否上浮，主要取决于矿物表面的润湿性。自然界大部分矿物其可 泽ｌ生均较差，单纯依靠矿物之间润湿洼的差别是不能将矿物顺利有效 分离的。因此，必须在浮选过程中加入浮选药剂，扩大矿物之间润湿性 的差别。浮选效果的好与坏，主要取决于浮选药剂的性能。通常，浮选 药剂应该具有合适的选择陛和较好的分散度等眭质。药剂的选择ｌ生是 由药剂本身的物理化学性质决定的，药剂的分散度是可以通过各种物 理化学方法来改变的。通过对浮选药剂进行乳化处理，可以大大提高 药剂在矿浆中的分散度，这不但可以节省药剂用量、降低生产成本，还 能改善浮选效果、减少尾矿的排放。 作者简介：王金财（１９７４一），男，黑龙江七台河人，毕业于黑龙江科技学院矿物加工工程专业。
