煤泥浮選顆粒間相互作用及對(duì)浮選影響研究

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1、摘要摘要煤粒表面良好的疏水性是實(shí)現(xiàn)浮選的前提。浮選過程中，細(xì)?；蛭⒓?xì)粒親水性黏土礦物會(huì)罩蓋在煤粒表面，導(dǎo)致浮選選擇性下降，影響精煤灰分；罩蓋嚴(yán)重時(shí)會(huì)阻礙捕收劑或氣泡與煤粒間的吸附，導(dǎo)致煤粒不能浮起而損失在尾礦中，造成浮選回收率下降。細(xì)泥罩蓋不僅存在于煤的浮選中，還廣泛存在于礦物的浮選中，如硫化礦、氧化礦、鹽類礦物及油砂等。尤其在復(fù)雜多金屬礦的浮選過程中，不同礦物顆粒的電性差異較大，導(dǎo)致脈石礦物與有用礦物顆粒間凝聚現(xiàn)象嚴(yán)重，影響浮選選擇性和礦物回收率。因此，礦物顆粒間的界面調(diào)控是決定浮選能否成功的重要因素。本文利用淮北選煤廠重選塊精

2、煤、火燒鋪選煤廠重選中煤、林西礦浮選精煤和龐龐塔礦浮選入料以及加拿大格林希爾礦原煤等煤樣，針對(duì)高灰難浮煤泥存在的細(xì)泥罩蓋嚴(yán)重影響煤泥浮選問題，以提高浮選回收率為目標(biāo)，從顆粒間相互作用入手，研究了黏土礦物、煤中原有細(xì)泥與煤顆粒間的凝聚與分散行為，考察了不同礦漿條件下顆粒間相互作用對(duì)煤泥浮選的影響，探索了機(jī)械攪拌對(duì)顆粒間相互作用的影響，并在此基礎(chǔ)上，分析了高剪切調(diào)漿中表面擦洗對(duì)細(xì)泥罩蓋的去除作用，提出了細(xì)泥罩蓋的調(diào)控機(jī)制。論文首先研究了顆粒表面荷電行為。探討了礦漿pH、鈣鎂離子對(duì)黏土礦物以及不同密度煤顆粒表面電性的影響，研究表明礦漿p

3、H決定了顆粒表面zeta電位的大小和符號(hào)，鈣鎂離子對(duì)顆粒表面雙電層有顯著的壓縮作用。通過zeta電位分布、激光粒度分析并結(jié)合掃描電鏡分析等方法研究了礦漿中顆粒間的凝聚與分散行為，結(jié)果表明酸性礦漿加重了黏土礦物及原有細(xì)泥與煤粒間的凝聚，堿性礦漿下黏土礦物及原有細(xì)泥與煤粒間處于良好的分散狀態(tài)，但中性礦漿下二者發(fā)生了輕微凝聚。對(duì)顆粒間相互作用力進(jìn)行了研究。通過DLVO理論計(jì)算了不同礦漿pH、鈣鎂離子濃度下黏土礦物與煤顆粒間相互作用力，結(jié)果表明礦漿pH對(duì)黏土礦物與煤粒間的DLVO作用力有重要影響，礦漿pH值越小、鈣鎂離子濃度越高，則顆粒間

4、雙電層斥力和作用范圍越小，越有利于顆粒凝聚，加重細(xì)泥罩蓋的發(fā)生。同時(shí)，利用原子力顯微鏡對(duì)蒙脫石與煤之間的相互作用力進(jìn)行了直接測(cè)定，測(cè)量結(jié)果表明礦漿pH對(duì)二者之間作用力的影響與DLVO理論計(jì)算相吻合，證明煤與蒙脫石之間的相互作用遵從經(jīng)典的DLVO膠體穩(wěn)定性理論。并分析了疏水顆粒間的疏水作用力，通過觀測(cè)疏水化蒙脫石與純煤（灰分約為3.50%）在水中的團(tuán)聚現(xiàn)象證實(shí)了疏水力的存在。I中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文從顆粒尺寸和表面性質(zhì)考察了細(xì)泥罩蓋的發(fā)生條件和作用機(jī)理，研究表明黏土礦物在煤表面的罩蓋是由DLVO作用力決定。煤中不同密度的原

5、有細(xì)泥在煤粒表面的罩蓋機(jī)理不同，高密度細(xì)泥主要通過范德華吸引力罩蓋在煤表面；中、低密度細(xì)泥則通過疏水吸引力和范德華吸引力的共同作用罩蓋在煤表面。中、低密度細(xì)泥與煤的結(jié)合力要大于高密度細(xì)泥。小顆粒與煤之間的能壘低，容易與煤發(fā)生罩蓋；且吸引力與顆粒重力之比大，罩蓋后不容易脫落。罩蓋對(duì)煤泥浮選的影響研究。首先研究了黏土礦物罩蓋對(duì)煤浮選的影響，結(jié)果表明，酸性條件下煤被黏土礦物嚴(yán)重罩蓋，煤的浮選受到嚴(yán)重抑制；中性條件下黏土礦物在煤表面微弱罩蓋，影響精煤灰分；堿性條件下黏土礦物未抑制煤的浮選。當(dāng)捕收劑用量不足時(shí)，低密度細(xì)泥使煤得不到充足的藥劑

6、和氣泡表面，因此會(huì)較為嚴(yán)重的抑制煤的浮選；高密度細(xì)泥在煤表面微弱罩蓋，對(duì)煤的抑制作用較??；而中間密度細(xì)泥由于受到疏水作用力，其疏水界面與煤發(fā)生吸附，導(dǎo)致親水部分朝外，使煤的表面變的親水，阻礙了煤與捕收劑或氣泡間的粘附，對(duì)煤浮選的抑制作用要強(qiáng)于低密度和高密度細(xì)泥。機(jī)械攪拌對(duì)顆粒間相互作用的影響研究?；诰劢构馐瓷錅y(cè)量等技術(shù)系統(tǒng)研究了攪拌強(qiáng)度對(duì)顆粒間凝聚與分散行為的影響，研究結(jié)果表明，溫和攪拌通過增加顆粒間碰撞概率并為顆粒提供克服顆粒間能壘的動(dòng)能增強(qiáng)了高嶺石和煤顆粒間的凝聚，加重了細(xì)泥罩蓋；強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌可以破壞顆粒聚團(tuán)，使細(xì)泥罩蓋

7、得到減輕。因此，通過引入強(qiáng)機(jī)械攪拌可以有效消除細(xì)泥罩蓋的發(fā)生。考察了高剪切調(diào)漿對(duì)細(xì)泥罩蓋的減輕作用，并設(shè)計(jì)了“分步調(diào)漿”試驗(yàn)對(duì)調(diào)漿機(jī)理中的表面擦洗作用進(jìn)行了量化分析。結(jié)果表明，表面擦洗作用可以除去煤粒表面罩蓋的細(xì)泥顆粒，提高煤粒表面疏水性，進(jìn)而增強(qiáng)煤與捕收劑間吸附的牢固程度，提高精煤回收率。因此，表面擦洗作用是決定調(diào)漿效果的重要因素。針對(duì)龐龐塔浮選入料，當(dāng)調(diào)漿葉輪線速度為4.71m/s時(shí)，表面擦洗4min使可燃體回收率從25.30%提升至47.37%。為了使煤泥能夠得到充分的表面擦洗，同時(shí)又避免藥劑解吸，提出了把表面擦洗作用、藥劑

8、分散和藥劑-顆粒有效碰撞獨(dú)立進(jìn)行的煤泥調(diào)漿方案。關(guān)鍵詞：煤泥浮選，細(xì)泥罩蓋，凝聚，分散，調(diào)漿IIAbstractAbstractAgoodhydrophobicityofcoalsurfaceistheprerequisiteforasuccess